1
KommissionLagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe
gemäß § 3 Standortauswahlgesetz
Arbeitsgruppe 3
Entscheidungskriterien sowie Kriterienfür Fehlerkorrekturen
Geowissenschaftliche Kriterien – Papier der Vorsitzenden der AG 3
Drs. AG3-91 - ZWISCHENSTAND vom 22.02.2016 zur weiteren Diskussion in
der AG 3 am 23.03.2016
Der hier dokumentierte Zwischenstand gibt die Diskussionsergebnisse der
AG 3 vom 22.02.2016 bezüglich der Kapitel 3 und 4 wieder.
Er wurde ergänzt um einen mit den Kollegen Prof. Kudla, Dr. Kleemann und Dr.
Appel abgestimmten und daraufhin konsolidierten Textvorschlag zur Einleitung
in Kap. 5. Bearbeitungsstand: 10.03.2016
2
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis 4
Tabellenverzeichnis 5
I. Vorbemerkung der Vorsitzenden 7
II. Verwendete Kommissionsdokumente 8
1. Ziel 10
2. Begriffsbestimmungen 14
3. Geowissenschaftliche Ausschlusskriterien 15
3.1. Großräumige Vertikalbewegungen 15
3.2. Aktive Störungszonen 15
3.3. Einflüsse aus gegenwärtiger oder früherer bergbaulicher Tätigkeit 15
3.4. Seismische Aktivität 16
3.5. Vulkanische Aktivität 16
3.6. Grundwasseralter 16
4. Geowissenschaftliche Mindestanforderungen 17
4.1. Gebirgsdurchlässigkeit 17
4.2. Mächtigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs 18
4.3. Minimale Tiefe des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs 18
4.4. Maximale Tiefe des Einlagerungsbereichs 22
4.5. Fläche des Endlagers 22
4.6. Erkenntnisse zum einschlusswirksamen Gebirgsbereich hinsichtlich
des Nachweiszeitraums 23
5. Geowissenschaftliche Abwägungskriterien 24
5.1. Gewichtungsgruppe 1: Güte des Isolationsvermögens und
Zuverlässigkeit des Nachweises 26
5.1.1. Anforderung 1: Kein oder langsamer Transport durch Grundwasser im
Endlagerniveau 26
5.1.2. Anforderung 2: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper, insbesondere von
Wirtsgestein und einschlusswirksamem Gebirgsbereich 29
5.1.3. Anforderung 3: Gute räumliche Charakterisierbarkeit 41
5.1.4. Anforderung 4: Gute Prognostizierbarkeit der langfristigen Stabilität der günstigen
Verhältnisse 45
5.2. Gewichtungsgruppe 2: Absicherung des Isolationsvermögens 49
5.2.1. Anforderung 5: Günstige gebirgsmechanische Voraussetzungen 49
Gelöscht: 17
Gelöscht: 17
Gelöscht: 24
Gelöscht: 24
Gelöscht: 27
Gelöscht: 39
Gelöscht: 43
Gelöscht: 46
Gelöscht: 46
3
5.2.2. Anforderung 6: Geringe Neigung zur Bildung von Wasserwegsamkeiten in
Wirtsgesteinskörper / einschlusswirksamem Gebirgsbereich 54
5.3. Gewichtungsgruppe 3: Weitere sicherheitsrelevante Eigenschaften 57
5.3.1. Anforderung 7: Gute Gasverträglichkeit 57
5.3.2. Anforderung 8: Gute Temperaturverträglichkeit 59
5.3.3. Anforderung 9: Hohes Rückhaltevermögen der Gesteine im Deckgebirge gegenüber
Radionukliden 65
5.3.4. Anforderung 10: Günstige hydrochemische Verhältnisse 68
5.3.5. Anforderung 11: Günstige Bedingungen für den Bau von Verschlussbauwerken 70
5.3.6. Anforderung 12: Schützender Aufbau des Deckgebirges 70
Gelöscht: 51
Gelöscht: 54
Gelöscht: 54
Gelöscht: 56
Gelöscht: 62
Gelöscht: 65
Gelöscht: 67
Gelöscht: 67
4
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 5-1: Konfigurationen zwischen Wirtsgestein und einschlusswirksamem
Gebirgsbereich: Typ A und Typ Ba aus AkEnd 2002 30
Abbildung 5-2: Konfigurationen zwischen Wirtsgestein und einschlusswirksamem
Gebirgsbereich: Typ Bb aus AkEnd 2002 31
Abbildung 5-3: Schematische Darstellung von Potenzialgebieten und Endlagerbereich
aus AkEnd 2002 35
Abbildung 5-4: Maximal mögliche Endlagerteufe in Abhängigkeit von der
Gebirgsdruckfestigkeit für Festgesteine mit nicht bis gering
kriechfähigem (duktilem) Materialverhalten [nach LUX 2002] 51
Abbildung 5-5: Maximal mögliche Endlagerteufe in Abhängigkeit von der
Gebirgsdruckfestigkeit für Festgesteine mit ausgeprägt kriechfähigem
(duktilem) Materialverhalten [nach LUX 2002] 52
Gelöscht: 28
Gelöscht: 29
Gelöscht: 33
Gelöscht: 48
Gelöscht: 49
5
Tabellenverzeichnis
Tabelle 5-1: Transport durch Grundwasser: Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw.
Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der Kriterien 27
Tabelle 5-2: Transport durch Grundwasser: Bewertungsgrößen der
Diffusionsgeschwindigkeit für den Wirtsgesteinstyp TONSTEIN 27
Tabelle 5-3: Platzhalter - Transport durch Grundwasser: Bewertungsgrößen der
Diffusionsgeschwindigkeit für den Wirtsgesteinstyp SALZ 28
Tabelle 5-4: Platzhalter - Transport durch Grundwasser: Bewertungsgrößen der
Diffusionsgeschwindigkeit für den Wirtsgesteinstyp KRISTALLIN 28
Tabelle 5-5: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der
Kriterien 36
Tabelle 5-6: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper: Ersatzweise anwendbare
Indikatoren bei fehlenden Informationen zur
Abstandsgeschwindigkeit 39
Tabelle 5-7: Gute räumliche Charakterisierbarkeit: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der
Kriterien 42
Tabelle 5-8: Gute Prognostizierbarkeit der langfristigen Stabilität: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der
Kriterien 47
Tabelle 5-9: Günstige gebirgsmechanische Voraussetzungen: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des
Kriteriums 53
Tabelle 5-10: Geringe Neigung zur Bildung von Wasserwegsamkeiten:
Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und
Erfüllungsfunktionen des Kriteriums 56
Tabelle 5-11: Gute Gasverträglichkeit: Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw.
Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des Kriteriums 58
Tabelle 5-12: Gute Temperaturverträglichkeit: Eigenschaften, Bewertungsgrößen
bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des Kriteriums 60
Tabelle 5-13: Hohes Rückhaltevermögen im Deckgebirge: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des
Kriteriums 66
Gelöscht: 25
Gelöscht: 25
Gelöscht: 26
Gelöscht: 26
Gelöscht: 34
Gelöscht: 37
Gelöscht: 40
Gelöscht: 44
Gelöscht: 50
Gelöscht: 53
Gelöscht: 55
Gelöscht: 57
Gelöscht: 63
7
I. Vorbemerkung der Vorsitzenden
Ein zentraler Teil für die Auswahl eines Endlagerstandortes sind die geowissenschaftlichen Kriterien,
anhand derer in den verschiedenen Stufen des Auswahlprozesses Entscheidungen vorgenommen
werden. Dementsprechend hat nach dem Standortauswahlgesetz die "Kommission Lagerung hoch
radioaktiver Abfallstoffe“ einen Vorschlag für diese Kriterien vorzulegen.
Die Kommission hat sich dazu entschieden, die Kriterien auf dem im Jahr 2002 veröffentlichten
Bericht des AkEnd aufzubauen (der AkEnd-Bericht steht als K-MAT 1 auf der Internetseite der
Kommission zur Verfügung). Zuständig für die Vorbereitung ist die Arbeitsgruppe 3
"Gesellschaftliche und technisch-wissenschaftliche Entscheidungskriterien sowie Kriterien für
Fehlerkorrekturen" der Kommission.
Dazu fand in einer ganzen Reihe von Sitzungen der AG 3 eine Diskussion statt, in der geprüft wurde,
ob die einzelnen Kriterien des AkEnd heute noch Bestand haben bzw. ob einzelne Kriterien entfallen
können, hinzugefügt werden müssen oder geändert werden müssen.
Das folgende Papier stellt den weit fortgeschrittenen Diskussionsstand der AG 3 dar, der vorläufig
mit der Sitzung vom 17.12.2015 abgeschlossen wurde. Dieser weit fortgeschrittene Zwischenstand
soll im Januar 2016 mit der Fachöffentlichkeit und der allgemeinen Öffentlichkeit im Internet und in
einem Fachworkshop diskutiert werden. Danach soll das Papier finalisiert werden.
In dem folgenden Papier sind alle Kriterien enthalten, die nach derzeitigem Diskussionstand
erforderlich sind. Bei einer großen Zahl der Kriterien besteht in der AG 3 Einigkeit; diese
Textpassagen sind nicht besonders gekennzeichnet. Bei anderen Kriterien bestehen bisher noch
unterschiedliche Auffassungen in der AG 3. Um diese Unterschiede zu dokumentieren, haben die
Vertreter der unterschiedlichen Auffassungen Texte formuliert, um ihre jeweilige Ansicht
darzustellen. Solche Passagen am Rande mit senkrechten Linien markiert.
Gelb unterlegte Textpassagen sind lediglich als Lesehinweise zu verstehen.
Im Folgenden verarbeitete Fortschreibungen nach dem 29.12.2015 sind wie folgt gekennzeichnet:
Änderungs- und Ergänzungswünsche sowie Diskussionsbeiträge von Mitgliedern der
Arbeitsgruppe 3 sind grundsätzlich in eckiger Klammer mit Nennung des jeweiligen Autors,
ggf. bezugnehmender Drucksache und Datum eingefügt und grün hinterlegt.
Hinweise der ESK aus K-MAT 47 (Evaluation der Kriterien des AkEnd) sind gesondert in grauen
Kästen eingefügt. Die Einfügungen sind auf die Sachaussagen der ESK zu den einzelnen
Anforderungen des AkEnd beschränkt. Nicht übernommene Querverweise im Text des ESK-
Dokuments sind kursiv gesetzt.
Hinweise und Ergebnisse aus der Fachtagung „Kriterien für die Standortauswahl“ am 29./30.01.2016
in Berlin (s.a. Dokument "Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf" werden an der jeweiligen Stelle
per Kommentar eingespeist, dabei wird zwischen den themenspezifischen Beiträgen aus dem AK1
Kommentiert [Oline1]: ID 1001
8
(Geowissenschaftliche Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen) und aus dem AK2
(Geowissenschaftliche Abwägungskriterien) unterschieden. Thematische Doppelungen aus
unterschiedlichen Beiträgen allgemein bekannte Fakten werden dabei weitgehend vermieden. Nicht
genau einzelnen Kriterien oder Gewichtungsgruppen zuordenbare Ergebnisse der Fachtagung
werden als Kommentar zu Kap. 1 (Ziel) subsummiert.
Auf Beiträge aus der Online-Kommentierung der K.Drs. 157 wird per Kommentar auf die
tabellarische Auswertung von Zebralog verwiesen (Datei Export_Online_Konsultation_20160201-
sortiert.xlsx, bzw. gleichnamige pdf-Datei) verwiesen. Die Online-Beiträge sind in dieser Tabelle
nach Kapitel und Unterkapitel sortiert und in der ersten Spalte mit einer vierstelligen ID indiziert. Es
handelt sich dabei um insgesamt 185 Kommentare von Einzelpersonen. Aufgrund der Vielzahl der
Einzelkommentare und der teils umfangreichen Kommentarinhalte können diese hier nicht im Detail
wiedergegeben werden. Offensichtlich nicht mit dem Thema der Drs-157 bzw. seiner Fortschreibung
verknüpfte, doppelte oder sonst offensichtlich für die Diskussion in der AG 3 ungeeignete
Kommentare (insgesamt 28 Stück) wurden nicht übernommen. Die ID-Nummern der nicht
übernommenen Kommentare sind in der o.a. Tabelle rot hinterlegt. Die in der Tabelle enthaltenen
Textbezüge zur K.-Drs. 157 wurden, soweit erforderlich und sinnvoll, redaktionell eingekürzt, um die
Tabelle lesbar zu halten.
II. Verwendete Kommissionsdokumente
Verwendete Unterlagen sind:
K-Drs. /AG3-63: Beratungsunterlage für die 15. Sitzung am 17. Dezember 2015 -
Geowissenschaftliche Kriterien im Rahmen des Standortauswahlverfahrens, Entwurf 3 vom 13.
Dezember 2015; Verfasser: Prof. Dr.-Ing. Wolfram Kudla
K-Drs. /AG3-64: Beratungsunterlage für die 15. Sitzung am 17. Dezember 2015 -
Kriterien für Kristallin als Wirtsgestein, Datum: 13. Dezember 2015; Verfasser: Dr. Ulrich
Kleemann unter Verwendung vorbereitender Papiere von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Kudla, Dr. Detlef
Appel und Dr. Markus Traumannsheimer
K-Drs. /AG3-65: Beratungsunterlage für die 15. Sitzung am 17. Dezember 2015 -
Geowissenschaftliche Abwägungskriterien (Kurzfassung auf Basis AkEnd 2002) mit Zuordnung
von Kommentaren aus der AG 3, Stand 13.12.2015; Verfasser: Dr. Detlef Appel
K-Drs. /AG3-70: Vorschläge zur Umformulierung bzw. Neuformulierung geowissenschaftlicher
Kriterien, korrigierte Fassung - 16.12.2015; Verfasser: Dr. Detlef Appel
Des Weiteren wurden die im Verlauf der Sitzung der AG 3 am 17.12.2015 diskutierten Sachverhalte
bezüglich der zitierten Dokumente berücksichtigt.
Im Nachgang zur Sitzung der AG 3 am 17.12.2015 sind in Erledigung dort abgestimmter
Arbeitsaufträge bis zum 22.12.2015 folgende Dokumente eingegangen, die ebenfalls berücksichtigt
wurden:
Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und Ländliche Raume Schleswig-Holstein (LLUR, Fr. Dr.
Rosenbaum): Änderungs-/Ergänzungsvorschlag in der K-Drs. AG3- 65 (S. 24/25) bezüglich des
Kriteriums „gute Charakterisierbarkeit“ (per Email, 21.12.2015)
K-Drs. /AG3-71: Anforderung 8: Gute Temperaturverträglichkeit - Kommentar „Eckige Klammer“
zur K-Drs. / AG3-65 (Dr. Appel), 21.12.2015; Verfasser: Dr. Jan Richard Weber, BGR,
Kommentiert [AK1-2]: Beispielkommentar AK 1
Kommentiert [AK2-3]: Beispielkommentar AK 2
Kommentiert [Oline4]: BeispielID 1xxx
9
K-Drs. /AG3-72: Kurzstellungnahme zu Beratungsunterlage K-Drs. AG 3-43 „Vorschläge zur
Umformulierung bzw. Neuformulierung geowissenschaftlicher Kriterien (Verfasser: Dr. Detlef
Appel) bzw. zur korrigierten Fassung vom 16. Dezember 2015 (Tischvorlage zur 15. Sitzung der
AG 3 am 17.12.2015 für den Fachworkshop am 29./30.01.2016 in Berlin, 21.12.2015; Verfasser:
Dr. Bernhard Fischer, MdB Steffen Kanitz
K-Drs. /AG3-73: Dr. Appel: Neues Kriterium Deckgebirge Salzstöcke - Anforderung "Schützender
Aufbau des Deckgebirges von Salzstöcken" (Gewichtungsgruppe 1) und zugehöriges
Abwägungskriterium "Schutzfunktion des Deckgebirges von Salzstöcken", 21.12.2015; Verfasser:
Dr. Detlef Appel
K-Drs. /AG3-74: Textvorlagen für den Berichtsteil der AG 3, Verfasser: Min Stefan Wenzel, 22.
Dezember 2015
Für die Fortschreibung nach dem 29.12.2015 wurden folgende Dokumente verwendet:
K-Drs. /AG3-64: Beratungsunterlage für die 15. Sitzung am 17. Dezember 2015 - Kriterien für
Kristallin als Wirtsgestein, Datum: 13. Dezember 2015; Verfasser: Dr. Ulrich Kleemann unter
Verwendung vorbereitender Papiere von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Kudla, Dr. Detlef Appel und Dr.
Markus Trautmannsheimer
K-Drs. /AG3-77: Dr. E.h. Bernhard Fischer, Prüfung der K-Drs. 157 ,,Geowissenschaftliche
Kriterien - Papier der Vorsitzenden der AG 3" und "Klammertexte" zu Anforderung 2 und
Anforderung 3, per Email am 08.01.2016
K-Drs. /AG3-80: Stellungnahme zur K.-Drs.157 „Geowissenschaftliche Kriterien – Papier der
Vorsitzenden der AG 3 – Stand 29.12.2015“, Verfasser: Prof. Dr.-Ing Wolfram Kudla, Datum:
08.01.2016
Email von Herrn Min. Wenzel an die Endlagerkommission vom 19.01.2016
Email von Herrn Dr. Appel an die Vorsitzenden der AG 3 vom 28.01.2016
K-MAT 47: Diskussionspapier der Entsorgungskommission - Evaluation der Rand- und
Rahmenbedingungen, Bewertungsgrundsätze sowie der Kriterien des Arbeitskreises
Auswahlverfahren Endlagerstandorte (AkEnd), 10.12.2015
Zebralog: Fachtagung "Kriterien der Standortauswahl", 29. und 30. Januar 2016: Ergebnisse der
Arbeitskreise 1-5, zusammengestellt von Zebralog auf Grundlage der von den Teilnehmern
eingereichten Ergebnisvorlagen sowie der Mitschriften aus den Arbeitskreisen, Version 1.0,
05.02.2016 (Datei: "Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf")
Zebralog: Datei Export_Online_Konsultation_20160201.xlsx (tabellarische Zusammenstellung
der Online-Kommentierung der K.-Drs. 157 vom 18.-31.01.2016)
10
1. Ziel
Die Endlagerkommission hat gemäß § 4 Abs. 2 (2) des Standortauswahlgesetzes die Aufgabe,
„geowissenschaftliche … Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen im Hinblick auf die
Eignung geologischer Formationen für die Endlagerung sowie wirtsgesteinsspezifische Ausschluss-
und Auswahlkriterien für die möglichen Wirtsgesteine Salz, Ton und Kristallin sowie
wirtgesteinsunabhängige Abwägungskriterien“
für das Standortauswahlverfahren festzulegen.
Herr Minister Wenzel (K.-Drs. /AG3-74 vom 22.12.2015)
Der folgende Text ist der identische Text aus K.-Drs. 157, Stand 17.12.2015. Der Text wurde
wegen Diskussionsbedarfs in die eckige Klammer überführt
Nach den Vorgaben des StandAG ist bei der Standortauswahl der Stand von Wissenschaft
und Technik anzuwenden. Weiterhin sind internationale Erfahrungen zu analysieren. Aus
der Analyse der internationalen Erfahrungen ist festzustellen, dass die Lagerung Wärme
entwickelnder radioaktiver Abfälle sowohl im Wirtsgestein Ton als auch im Wirtsgestein
Kristallin den internationalen Stand von Wissenschaft und Technik darstellt.
Aus diesem Grund muss dafür Sorge getragen werden, dass diese Wirtsgesteinstypen nicht
frühzeitig aus dem Auswahlverfahren ausgeschlossen werden. Insbesondere sollten die
Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen in der Phase 1 des Auswahlverfahrens nicht
zu einem solchen Ausschluss führen.
Demnach sind auch die Abwägungskriterien daraufhin zu prüfen, inwieweit sie durch die
Wahl der bewertungsrelevanten Eigenschaft und/oder Bewertungsgröße bzw. Indikator des
Kriteriums bereits wirtsgesteinsspezifisch ausgerichtet sind.
Herr Prof. Kudla (K.-Drs. /AG3-80 vom 08.01.2016)
Im Abschnitt „1. Ziel“ heißt es dazu auf Seite 9:
„Nach den Vorgaben des StandAG ist bei der Standortauswahl der Stand von Wissenschaft
und Technik anzuwenden. Weiterhin sind internationale Erfahrungen zu analysieren. Aus
der Analyse der internationalen Erfahrungen ist festzustellen, dass die Lagerung Wärme
entwickelnder radioaktiver Abfälle sowohl im Wirtsgestein Ton als auch im Wirtsgestein
Kristallin den internationalen Stand von Wissenschaft und Technik darstellt. Aus diesem
Grund muss dafür Sorge getragen werden, dass diese Wirtsgesteinstypen nicht frühzeitig
aus dem Auswahlverfahren ausgeschlossen werden. Insbesondere sollten die
Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen in der Phase 1 des Auswahlverfahrens nicht
zu einem solchen Ausschluss führen. Demnach sind auch die Abwägungskriterien daraufhin
zu prüfen, inwieweit sie durch die Wahl der Bewertungsrelevante Eigenschaft und/oder
Bewertungsgröße bzw. Indikator des Kriteriums bereits wirtsgesteinsspezifisch ausgerichtet
sind.“
Vom Unterzeichner wurde die oben geführte Unterstreichung vorgenommen. Der Abschnitt
konterkariert allerdings die Beschlusslage der AG 3 am 17.12.2015. In der Sitzung der AG
3 wurde beschlossen, dass die festgelegten Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen
Kommentiert [Oline5]: ID 1005, 1006, 1007, 1009, 1011,1014, 1015, 1017, 10191 1024
11
und Abwägungskriterien für alle drei Wirtsgesteine (Salz, Tonstein, Kristallingestein) gelten
sollen. Die Kriterien sind also für alle drei Wirtsgesteine die gleichen. […]
Der Absatz in der K.-Drs.157 soll daher gestrichen werden und stattdessen ausgeführt
werden, dass die Sicherheit (also, der langzeitsichere Einschluss der radioaktiven Abfälle
über eine Mio. Jahre) bei der Standortauswahl bei allen drei Wirtsgesteinen oberste Priorität
hat und die Standortauswahl bei allen drei Wirtsgesteinen nach den gleichen Kriterien
erfolgt.
Nachfolgende Ausarbeitung beschäftigt sich mit den geowissenschaftlichen Ausschlusskriterien,
Mindestanforderungen und Abwägungskriterien für ein Endlager für hoch radioaktive Abfälle. In
Phase 1 des Standortsuchverfahrens werden mit Hilfe von Ausschlusskriterien und
Mindestanforderungen Teilgebiete und nachfolgend Standortregionen festgelegt, in denen die
nachfolgend genannten Mindestanforderungen erfüllt sind und die Ausschlusskriterien nicht erfüllt
sind.
Die Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen gelten während des gesamten
Standortauswahlverfahrens. Wenn dementsprechend in einer späteren Phase festgestellt wird, dass
in einer Standortregion (bzw. an einem Standort) ein Ausschlusskriterium erfüllt ist oder eine
Mindestanforderung nicht eingehalten ist, wird die Standortregion bzw. der Standort
ausgeschlossen.
Nach genannte Ausschlusskriterien, Mindestanforderungen und Abwägungskriterien gelten nicht für
ein Endlager für schwach und mittel radioaktive Abfälle. Für ein solches Endlager müssen noch
gesonderte Überlegungen angestellt werden.
Anmerkung: Hier wurde ein gedoppelter Absatz (s.o " Nach den Vorgaben des StandAG…")
gelöscht. Kommentare die sich auf diesen Absatz beziehen finden sich oben
Kommentiert [Oline6]: ID 1012
Kommentiert [Oline7]: ID 1025
Kommentiert [AK1-8]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf1.1.9Prüfen ob Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen fürgetrennte Lager grundsätzlich anders sind?
Prüfung der Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen(bes. Mächtigkeit ewG und Flächenbedarf) für eingemeinsames Endlager für [HAW, MAW und LAW] noch mal inAngriff nehmen
Unterschiede im Bereich der Abwägungskriterien prüfen (z.B.Gasbildung)
12
Hinweis AK1: Wirtsgesteinsspezifische Kriterien
Eine Aufgliederung der Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen nach Wirtsgesteinstypen
macht tatsächlich Sinn, insb. weil sie eine transparente und nachvollziehbare Aufarbeitung
ermöglicht.
(Wohl wissend, dass dabei Dopplungen auftreten, (z.B. Ausschlusskriterien) die für das Verfahren
aber nicht schädlich sind, und erkennend, dass wirtsspezifische Bezüge, insb. bei den
Mindestanforderungen eine Rolle spielen werden).
Hinweis AK1: Subrosions-Seen als zusätzliches Ausschlusskriterium
Es wurde die Frage diskutiert, ob vorhandene bzw. leicht erkennbare verlandete Subrosions-Seen
über einem Salzstock als zusätzliches Ausschlusskriterium angesehen werden können. Für die
Einstufung als Ausschlusskriterium ergab sich kein Konsens, als Abwägungskriterium erschient das
Vorhandensein von subrosionsbedingten Einbruchseen bzw. anderen Surosionsmerkmalen
dennoch relevant.
Hinweis AK 1: Salzstöcke als potenzielle Rohstofflagerstätten grundsätzlich ausschließen?
Müssen kein Ausschlusskriterium sein, die Gefahr von Human Intrusion müsste aber zumindest in
Abwägung stärker berücksichtigt werden
[Nutzungskonkurrenz wurde in der Diskussion mehrheitlich als wenig relevant, jedenfalls nicht
verfahrensleitend angesehen ]
Kommentiert [AK1-9]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf1.1.1
Kommentiert [AK1-10]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf1.1.6:
Kommentiert [AK1-11]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf1.1.10
13
Hinweis AK 2: Aggregation der Abwägungskriterien
Es gab eine Diskussion über die vorzuschlagende Methodik, und zu der in Drs. / Ag 3*84
aufgeworfenen Feststellung, es sei nicht Ziel der AG 3, Vorgaben für den multikriteriellen Vergleich
zu erarbeiten, und Verweis auf das Kap. " Aggregierung" im AkEnd-Bericht
Vorschlag: Beauftragen von Experten, Keine Verlagerung der Entscheidung in das Verfahren.
Die Diskussion enthält auch einen Vorschlag zum weiteren Procedere:
1. Quantitative Beschreibung der Anforderungen und Kriterien durch AG3
2. Quantitative Untersetzung der Kriterien (Indikatoren) herausnehmen
3. Konsultationsprozess zu den Anforderungen / Kriterien
4. Festlegung des Prozedere zur Festlegung der Indikatoren und Aggregationsregeln in einem
Konzept (vgl. Sachplan CH) durch AG3
5. Öffentlicher Konsultationsprozess zu diesem Konzept
Hinweis AK 2: 2.1.2 Bezug der Abwägungskriterien zu Ausschlusskriterien / Abwägungskriterien
allgemein
Endlagerkonzept muss frühzeitig in Phase 1 festgelegt werden, um Sicherheitsbetrachtungen durchführen zukönnen.
Hinweis AK2: Wirtsgesteinsspezifische Kriterien
Der AK 2 hat ausführlich zum Thema diskutiert. Wesentliche Punkte und Fragen:
Was genau wird mit wirtsgesteinsspezifischen Kriterien verbunden?
Brauchen die einzelnen Wirtsgesteine ein Deckgebirge?
Wichtiger Punkt ist die Vermittelbarkeit an die BürgerInnen.
Bewertung von Abwägungskriterien kann nur erfolgen, wenn man bereits ein
Endlagerkonzept kennt.
Grundgedanke des ewG: Grundansatz Ton und Salz als Wirtsgestein ist die eigentliche
Barriere. Funktioniert bei Kristallin nicht.
Kommentiert [AK2-12]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.1
Kommentiert [AK2-13]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.2
Kommentiert [AK2-14]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.2.1
Gelöscht: Hinweis AK2: 2.2.2: Qualitative versusquantitative Kriterien¶Für Ausschlusskriterien und Minimalanforderungen braucht esharte Kriterien.¶Bei Abwägungskriterien braucht es eher qualitative Kriterien,die nicht quantifiziert werden müssen. ¶Gewichtungsgruppen sind Ansatz einer Struktur derHierarchisierung. Hier Überarbeitungsbedarf?¶Je mehr quantifizierbare Kriterien festgelegt werden, destomehr entsteht das Problem einer fehlenden Datenlage. Wiegeht man mit Gebieten um für die es keine Daten gibt?¶Macht man Kriterien schwammiger wegen fehlender Datenlagegibt es ggf. ein Glaubwürdigkeitsproblem.¶Es muss festgelegt werden, wer zu welchem Zeitpunkt diequantitativen Kriterien überprüft oder festschreibt. ¶
14
2. Begriffsbestimmungen
Für die Systematisierung der Kriterienentwicklung hat die AG 3 ein einheitliches Verständnis der
Kategorien "Ausschlusskriterium", Mindestanforderung und "Abwägungskriterium" entwickelt, dass
zu folgenden Begriffsbestimmungen führte:
Ausschlusskriterium:
Ein Ausschlusskriterium ist ein Kriterium, bei dessen Erfüllung eine Standortregion bzw. ein Standort
nicht für ein Endlager geeignet ist und daher aus dem weiteren Verfahren ausgeschlossen wird. Die
Ausschlusskriterien bleiben während des gesamten Auswahlverfahrens gültig.
Mindestanforderung:
Eine Mindestanforderung für die Auswahl einer Endlagerregion bzw. eines Endlagerstandortes ist
eine Anforderung, die auf jeden Fall eingehalten werden muss. Sofern sie nicht eingehalten wird, ist
der Standort nicht geeignet und wird daher aus dem weiteren Verfahren ausgeschlossen. Die
Mindestanforderungen bleiben während des gesamten Auswahlverfahrens gültig.
Abwägungskriterium:
Durch Abwägungskriterien sollen Standortregionen bzw. Standorte, die nach Anwendung der
Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen im Verfahren verblieben sind, untereinander
verglichen werden (zusammen mit den Ergebnissen von Sicherheitsuntersuchungen).
Die nachfolgend genannten Kriterien haben zum Ziel, einen Standort festzulegen, der die
bestmögliche Sicherheit zur Isolation insbesondere hoch radioaktiver Abfälle für einen Zeitraum von
einer Million Jahren erwarten lässt. Sie orientieren sich eng an den geowissenschaftlichen
Ausschlusskriterien, Mindestanforderungen und Anforderungen an eine günstige geologische
Gesamtsituation gem. AkEnd1. Die dort zusammengestellten Aspekte wurde von der Arbeitsgruppe
geprüft und entweder übernommen, modifiziert bzw. angepasst oder begründet nicht übernommen.
1 AkEnd: Auswahlverfahren für Endlagerstandorte - Empfehlungen des AkEnd – Arbeitskreis AuswahlverfahrenEndlagerstandorte, Dezember 2002 – K-MAT 1
Kommentiert [Oline16]:IOD 1026, 1029, 1030, 1031, 1032, 1033
Kommentiert [Oline17]:ID 1027
Kommentiert [Oline18]:ID 1034, 1035
15
3. Geowissenschaftliche Ausschlusskriterien
3.1. Großräumige Vertikalbewegungen
Eine Standortregion mit einer zu erwartenden großräumigen geogenen Hebung von im Mittel mehr
als 1 mm pro Jahr im Nachweiszeitraum (~1 Mio. Jahre) wird ausgeschlossen. Eine Standortregion
soll möglichst geringe tektonisch bedingte großräumige Hebungen aufweisen.
Erläuterung: Großräumige Hebungen eines Gebirgsbereiches in dem ein Endlager eingebettet ist,
könnten dazu führen, dass an der Geländeoberfläche verstärkt Erosion auftritt, die die notwendige
Schutzwirkung der Überdeckung des Endlagers beeinträchtigen kann (s.a. AkEnd-Bericht, S. 86-
87).
3.2. Aktive Störungszonen
[Im Endlagersystem]/[Im einschlusswirksamen Gebirgsbereich]/[Im einschlusswirksamen
Gebirgsbereich inklusive eines Sicherheitsabstand von xy m] dürfen keine geologisch aktiven
Störungszonen vorhanden sein, die das Endlagersystem und insbesondere den
einschlusswirksamen Gebirgsbereich sowie die technischen und geotechnischen Barrieren
beeinträchtigen können. Unter einer „aktiven Störungszone“ werden sowohl Verwerfungen mit
deutlichem Gesteinsversatz als auch Zerrüttungszonen mit tektonischer Entstehung verstanden. Als
"aktive Störungen" mit Sicherheitsrelevanz für ein Endlager werden Verwerfungen angesehen, an
denen nachweislich oder mit großer Wahrscheinlichkeit im Zeitraum Rupel (ein geologischer
Zeitraum, der vor etwa 34 Mio. Jahren beginnt) bis heute Bewegungen stattgefunden haben.
Atektonische bzw. aseismische Vorgänge (also Vorgänge, die nicht aus den Gesetzen der Tektonik
abgeleitet werden können oder nicht auf seismische Aktivitäten zurückzuführen sind), die zu
ähnlichen sicherheitlichen Konsequenzen wie tektonische Störungen führen können, sind wie diese
zu behandeln (s.a. AkEnd-Bericht, S. 87/88).
Erläuterung: Die mutmaßlichen Breiten von Störungszonen sind individuell abzuschätzen. Da eine
exakte Zonenbreite in der Regel nicht festlegbar ist, sollte für eine Ausweisung von Gebieten mit
besonders ungünstigen Verhältnissen ein "Sicherheitsaufschlag" von einigen Kilometern beidseits
der erkannten Zone festgelegt werden (AkEnd 2002, S. 88).
3.3. Einflüsse aus gegenwärtiger oder früherer bergbaulicher Tätigkeit
In der Standortregion darf das Gebirge nicht durch gegenwärtige oder frühere bergbauliche Tätigkeit
so geschädigt sein, dass daraus negative Einflüsse auf den Spannungszustand und die
Permeabilität des Gebirges im Bereich des Endlagers und insbesondere des einschlusswirksamen
Gebirgsbereiches zu erwarten sind. Das Endlager muss in einem neu aufzufahrenden Bergwerk
errichtet werden. Der einschlusswirksame Gebirgsbereich darf nicht durch früher abgeteufte
Bohrungen in seiner Einschlussfunktion beeinträchtigt sein.
Auffahrung, Betrieb und Offenhaltung des Erkundungsbergwerkes Gorleben bleiben davon
unberührt.
Erläuterung: Da im Rahmen der Auswahl der Standortregionen im ersten Schritt noch keine
gebirgsmechanischen Standsicherheitsberechnungen erfolgen, muss der Einfluss aus
gegenwärtiger und früherer bergbaulicher Tätigkeit erst einmal qualitativ abgeschätzt werden.
Kommentiert [Oline19]: ID 1038
Gelöscht: I
Gelöscht: n der Endlagerregion
Gelöscht: ¶Erläuterung:
Gelöscht: d.h. seit
Kommentiert [Sal20]: Zu diesem Kriterium wird noch eineErläuterung von Herrn Prof. Thomauske und Herrn Dr. Appelvorbereitet
Gelöscht: Das Wirtsgestein und insbesondere der
Gelöscht: ü
Gelöscht: en
Gelöscht: ihrer
Gelöscht: Der einschlusswirksame Gebirgsbereich mussunverritzt sein.
16
3.4. Seismische Aktivität
In der Standortregion dürfen die zu erwartenden seismischen Aktivitäten nicht größer sein als in
Erdbebenzone 1 nach DIN EN 1998-1 / NA 2011-01.
Erläuterung: siehe AkEnd-Bericht, S. 89-91
3.5. Vulkanische Aktivität
In der Standortregion darf kein quartärer oder zukünftig zu erwartender Vulkanismus vorliegen.
Erläuterung: Ein Magmenzutritt in das Endlager ist zu vermeiden, da Temperatur-spannungen,
vulkanische Beben und induzierte Bewegungen an Störungen die Integrität des Endlagers
beeinträchtigen und über den Zutritt von Grundwasser die Barriere-Wirkung verringern können.
Beim Ausschluss von Gebieten mit vulkanischer Aktivität ist zusätzlich ein Sicherheitssaum von 10
km um potenziell gefährdete Bereiche zu berücksichtigen.
Der AKEnd kam zur Einschätzung der vulkanischen Gefährdung in Deutschland auf Grundlage
einer Expertenumfrage [JENTZSCH 2001] zu dem Ergebnis, dass in Deutschland außer den
Gebieten Eifel und Vogtland/Egergraben keine weiteren Gebiete mit einer vulkanischen
Gefährdung benannt werden müssen. Das Wiederaufleben des Vulkanismus in der Eifel im
Prognosezeitraum in der Größenordnung von einer Million Jahren ist als sicher anzunehmen.
Anzeichen einer bevorstehenden Eruption sollten sich in einem Zeitraum von ca. ein bis zwei
Jahren zuvor ankündigen. Im Bereich des Vogtlands und in der angrenzen-den Region
Nordwestböhmens besteht nach dem vorliegenden Kenntnisstand eine Wahr-scheinlichkeit von
etwa 50 % für das Wiederaufleben des Vulkanismus im westlichen Teil des Egergrabens.
3.6. Grundwasseralter
Im einschlusswirksamen Gebirgsbereich bzw. im Einlagerungsbereich dürfen keine jungen
Grundwässer vorliegen. Diese Grundwässer dürfen daher kein Tritium und keinen Kohlenstoff-14
enthalten.
Erläuterung: Junge Grundwässer (z.B. feststellbar anhand ihrer Tritium- und Kohlenstoff-14-
Gehalte) deuten auf eine Teilnahme des Grundwassers am hydrologischen Kreislauf hin. Tritium
und Kohlenstoff-14 werden routinemäßig untersucht und bieten die Chance, relativ früh im
Verfahren Informationen zum Grundwasseralter zu bekommen. Das Fehlen von Tritium und
Kohlenstoff-14 ist allerdings kein hinreichender Beleg für eine günstige geologische
Gesamtsituation (s.a. AkEnd-Bericht, S. 94-95).
Die auf Grund der Tritium-/Kohlenstoff-14-Konzentrationen errechneten Grundwasseralter sind im
Hinblick auf Fehlerquellen (u.a. Kohlenstoffquellen und -senken im Gestein, Beschränkungen der
Messgeräte; „in-situ“ Untergrundproduktion von Kohlenstoff-14/Tritium; Probenkontamination) zu
korrigieren.
Kommentiert [U21]: Erläuterung durch U. Kleemanneingefügt
Gelöscht: Erläuterung: siehe AkEnd-Bericht, S. 91-93¶
Kommentiert [Sal22]: Basis: Beitrag von Dr. Appel vom27.01.16
Im Hinblick auf ggf. erforderliche Ergänzungen prüfen diesachkundigen Kollegen noch einmal, z.B. im Hinblick darauf,ob nachgewiesene Konzentrationen bzw. Aktivitäten auf ihreggf. geogenen Herkunft hin überprüft werdenoder ob auf eine Altersbestimmung durch C14 inZusammenhang mit einem Mindestalter abgehoben werdensollte.
17
4. Geowissenschaftliche Mindestanforderungen
4.1. Gebirgsdurchlässigkeit
Im einschlusswirksamen Gebirgsbereich muss die Gebirgsdurchlässigkeit kf weniger als 10-10 m/s
betragen. Sofern ein direkter Nachweis in der ersten und zweiten Phase der Standortsuche noch
nicht möglich ist, muss nachgewiesen werden, dass der einschlusswirksame Gebirgsbereich aus
Gesteinstypen besteht, denen eine Gebirgsdurchlässigkeit kleiner als 10-10 m/s zugeordnet werden
kann.
Die Erfüllung des Kriteriums kann auch durch überlagernde Schichten nachgewiesen werden. Der
einschlusswirksame Gebirgsbereich befindet sich damit außerhalb des Wirtsgesteins (Fall Bb nach
AK End).
Erläuterung: Grundsätzlich gilt, dass die Gebirgsdurchlässigkeit möglichst gering sein soll, damit ein
advektiver Flüssigkeitstransport vermieden wird und allenfalls ein diffusiver Stofftransport erfolgt
(s.a. AkEnd-Bericht, S. 95 und S. 113-129).
Ein poröses Gestein hat einen Durchlässigkeitsbeiwert kf von etwa 10-10 m/s, wenn 0,00001 cm3
einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von 1 mPa•s (= Viskosität von Wasser) in einer Sekunde ein
Gesteinsstück von 1 cm Länge und 1 cm2 Querschnitt bei einem Druckunterschied von 1 bar (= 10 m
Wassersäule) zwischen Eintritts- und Austrittsstelle bei einer Temperatur von 0°C und einem
atmosphärischen Druck von 760 mm Quecksilbersäule durchfließt.
Kristallingesteine können zwar über homogene Bereiche mit sehr geringen Gesteinsdurch-
lässigkeiten (kf < 10-10) verfügen, die Gebirgsdurchlässigkeit über Trennflächen (Klüfte,
Verwerfungen) kann jedoch deutlich erhöht sein. Demnach sind bei der Erkundung solche
Massivbereiche auszugliedern, in denen mächtige, hydrodynamisch aktive Störungszonen fehlen.
Zwischen eventuell auftretenden, hydrogeologisch relevanten Störungszonen müssen unter
Beachtung von Sicherheitsabständen möglichst homogene und minimal deformierte
Gesteinsblöcke geringer Durchlässigkeit ausgewiesen werden. Deshalb ist für den Nachweis der
Standorteignung eine detaillierte Erfassung und hydrogeologische Bewertung des strukturellen
Inventars erforderlich (Ziegenhagen et al.). Günstig für eine Radionuklidfreisetzung ist das
Vorkommen alterierter Gesteinsvarietäten mit guten Sorptionseigenschaften in diesen Gebieten. Die
Gesteine sollten demnach im Nah- und Fernfeld des Endlagers über gut ausgebildete Isolations-
bzw. Radionuklidfixierungseigenschaften verfügen. Der Kenntnisstand wird jedoch zu Beginn des
Auswahlverfahrens noch nicht vollständig zur genauen Abgrenzung dieser Bereiche ausreichen. Nur
bei Vorliegen von Kenntnissen großer und aktiver Störungszonen oder weitergehender
Informationen zur geologischen Gesamtsituation kann ein Ausschluss schon in der Phase 1
erfolgen.
Der Nachweis der Isolation kann auch durch überlagernde dichte Gesteine (Ton/Salz) erfolgen
(Schreiber, Ewert & Jentzsch 2015). Der einschlusswirksame Gebirgsbereich liegt dabei außerhalb
des Wirtsgesteins (Fall Bb nach AK End 2002).
Kommentiert [Oline23]: ID 1058, 1085
Kommentiert [Sal24]: Basis: Vorschlag von Herrn Dr.Kleemann (AG3-64), wird von Herrn Dr. Kleemann nocherklärend ergänzt und am 02.03.2016 weiter diskutiert.u.a.: technische Barrieren sind hiermit nicht gemeint.
Alternativ dazu ist die AG 3 aufgerufen, Textalternativenvorzulegen.
Kommentiert [sal25]: Die Übertragbarkeit undAllgemeingültigkeit dieser Definition für den Aspekt derGebirgsdurchlässigkeit steht in der AG 3 in Frage. Streichen?
Kommentiert [U26]: Von U.Kleemann eingefügt
Kommentiert [U27]: Von U.Kleemann eingefügt
18
4.2. Mächtigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs
Der einschlusswirksame Gebirgsbereich muss mindestens 100 m mächtig sein.
Erläuterung: siehe AkEnd-Bericht, S. 95.
4.3. Minimale Tiefe des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs
Die Oberfläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches muss mindestens 300 m unter der
Geländeoberfläche liegen. In Gebieten, in denen im Nachweiszeitraum mit der Bildung eiszeitlicher
Rinnen zu rechnen ist, muss die Oberfläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches unter der
maximal zu erwartenden Tiefe solcher Rinnen liegen.
Erläuterung: Durch die Festlegung einer Mindesttiefe des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches
soll vermieden werden, dass der einschlusswirksame Gebirgsbereich durch von der
Geländeoberfläche ausgehende Einwirkungen, insbesondere durch intensive Erosion (z.B. durch
subglaziale Rinnenbildung in Eiszeiten) beeinträchtigt wird. Die in einer Standortregion bzw. am
Standort zu erwartende Rinnentiefe muss prognostiziert werden. Bei der später vorzunehmenden
Abwägung ist aus sicherheitlichen Überlegungen im Rahmen der Abwägung auf einen großen
Abstand zwischen der Oberfläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches und der Unterfläche
der Rinnen zu achten (s.a. AkEnd-Bericht, S. 95).
Zur minimalen Tiefe der Oberfläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs gibt es einen
Ergänzungsvorschlag von Herrn Dr. Appel und eine sich hierauf beziehende Stellungnahme von
Herrn Dr. Fischer und Herrn MdB Kanitz, die auf den folgenden Seiten wiedergegeben werden.
Vorschlag zur Ergänzung der Mindestanforderung "Teufenlage des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs" von Herrn Dr. Appel (K.-Drs. /AG3-70)
Die Teufe der Oberfläche des erforderlichen einschlusswirksamen Gebirgsbereiches muss
mindestens 300 m betragen, bei Salzstöcken 600 m, wovon jeweils mindestens 300 m auf
die Salzschwebe über dem einschlusswirksamen Gebirgsbereich und das nichtsalinare
Deckgebirge entfallen müssen.
Zum Schutz vor naturbedingten Einwirkungen von der Erdoberfläche ist in AKEND (2002)
die Mindestteufe der Oberfläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs mit 300 m unter
Geländeoberfläche festgelegt worden. Das entspricht einer Tiefe, in der bei den potenziellen
Wirtsgesteinstypen Tonstein und Granit (bzw. vergleichbaren kristallinen Gesteinstypen)
nicht mehr mit entlastungsbedingter Durchlässigkeitserhöhung als Folge erosiver
Beseitigung von überlagernden Teilen des Deckgebirges gerechnet werden muss. Mit
naturbedingten Einwirkungen waren insbesondere Erosion und ihre Folgen gemeint. In BGR
(2009) wird diese Mindestteufe als zu gering angesehen. Angesichts der Gefahr der
künftigen Entstehung tiefer subglazialer Rinnen böte sie keinen ausreichenden Schutz.
Vorgeschlagen wird eine Mindestteufe von 500 m.
Dieser Vorschlag ist nicht zwingend. Er beruht auf der insbesondere von KELLER (2009)
entwickelten Position, wonach im norddeutschen Tiefland für die Zukunft mit der Entstehung
von Rinnen mit bis zu 500 m Tiefe gerechnet werden muss. Die grundsätzliche Möglichkeit
Kommentiert [Sal28]: ggf. weiterer Diskussionsbedarf am02.03. auf Antrag von Herrn Min. Wenzel
Kommentiert [Oline29]: ID 1064, 1065, 1066, 10671083
Kommentiert [sal30]: Es wurde am 22.02. vereinbart, dasshierzu ein abgestimmter gemeinsamer Vorschlag von HerrnDr. Appel, Dr. Fischer, Min. Wenzel (sog. "Kleine-AdHoc-AG")erarbeitet wird, ggf. unter Einbindung weiterer AG3-Mitgliederund der BGR
Stichworte: "300 + X", "von oben gerechnet""Salzschwebe von mindestens 300 m über dem ewG" ist dazuNICHT additiv gemeint, sondern ergänzend für Salz. "vonuntern gerechnet
Regionale Besonderheiten (z.B. Erosionsrinnen) sind zubeachten, Oberkante ewg soll unter solchen Phänomenenliegen.letztlich soll das Kriterium für alle Wirtsgesteine gelten
Kommentiert [Oline31]: ID 1068, 1071
Kommentiert [Oline32]: ID 1070
19
künftiger eiszeitlicher Rinnenentstehung - auch mit diesem Tiefgang - ist seit langem belegt
und unbestritten. Allerdings werden die für die Lage und den Tiefgang solcher Rinnen
verantwortlichen Prozesse derzeit im Einzelnen nicht so gut verstanden, dass daraus auf
eine zwangläufige Gleichbehandlung Gesamt-Norddeutschlands geschlossen werden
dürfte, die zur Festlegung einer generell gültigen Mindestteufe von 500 m zwänge.
Angesichts der Tatsache, dass gerade Tonsteinvorkommen im Tiefenbereich zwischen
etwa 300 und 500 m unter Gelände (auch) sicherheitstechnische Vorteile bieten können (z.
B. JOBMANN et al. 2007a u. b), erscheint es vielmehr angemessener, die mit künftiger
Rinnenbildung verbundenen Sicherheitsaspekte in einem umfassenden Abwägungsprozess
zu berücksichtigen. Grundlage dafür ist das Abwägungskriterium "Robustheit und
Sicherheitsreserven" des AkEnd mit differenzierter Bewertungsfunktion für die Tiefe des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs.
Die Umformulierung der Mindestanforderung "Teufenlage des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs" ist allerdings aus einem anderen Grund sinnvoll:
Bei einer Wirtsgesteinsformation (z. B. aus Tonstein), deren Mächtigkeit etwa der des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs entspricht, befände sich auch deren Oberfläche in
dieser Tiefe. Die geforderten 300 m würden vollständig aus dem darüber liegenden
Deckgebirge bestehen. Bei Salzstrukturen bedeutete die Einhaltung der
Mindestanforderung auf diese Weise, dass sich der einschlusswirksame Gebirgsbereich
bzw. ihn unmittelbar überlagernde Salzgesteine der Wirtsgesteinsformation in direktem
Kontakt mit Grundwasser führenden Schichten des Deckgebirges befinden könnten und
wahrscheinlich örtlich auch befänden. Diese sicherheitstechnisch nicht akzeptierbare
Situation sollte durch eine klare Mindestanforderung für Salzstöcke ausgeschlossen
werden. Die vom AkEnd festgelegte Mindesttiefe der Oberfläche des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs von 300 m sollte daher um die von BGR (1995 u. 2007) für Salzstöcke
geforderte Salzschwebe über dem Endlagerbereich von 300 m bei gleichzeitiger
Mindestmächtigkeit des (nichtsalinaren) Deckgebirges von 300 m AkEnd ergänzt werden.
BGR (1995) hatte bei der Identifizierung untersuchungswürdiger Salzstöcke eine
Mindestmächtigkeit des Deckgebirges über dem Gipshut von 200 m zu Grunde gelegt;
dieser Wert stünde nach der oben gegebenen Erläuterung im Widerspruch zu der
Anforderung des AkEnd.
Zitierte Schriften
AKEND - Arbeitskreis Auswahlverfahren Endlagerstandorte (2002): Auswahl-verfahren für
Endlagerstandorte. Empfehlungen des AkEnd – Arbeitskreis Auswahlverfahren
Endlagerstandorte.- Dezember 2002.
BGR - Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (1995): Endlagerung stark
wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen
Deutschlands. Untersuchung und Bewertung von Salzformationen.- Im Auftrag des
Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, August 2005
(Bearbeiter: Kockel, F., Krull, P., Fischer, M., Frisch, U., Heßmann, W. & Stiewe, H.),
Archiv-Nr. Hannover: 111 089, Archiv-Nr. Berlin: 2025041.
BGR - Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (2007): Endlagerung
radioaktiver Abfälle in Deutschland. Untersuchung und Bewertung von Regionen mit
potenziell geeigneten Wirtsgesteinsformationen.- Hannover/Berlin, April 2007.
Kommentiert [Oline33]: ID 1074
Kommentiert [Oline34]: ID 1073
Kommentiert [Oline35]: ID 1072
Kommentiert [Oline36]: ID 1069
Kommentiert [Oline37]: ID 1075
20
BGR - Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (2009): Entwicklung und
Umsetzung von technischen Konzepten für geologische Endlager in allen
Wirtsgesteinen (EUGENIA). Teil I. Grundlagen und Beispiele für
Standortauswahlverfahren für HAW-Endlager in unterschiedlichen
Wirtsgesteinstypen.- Im Auftrag des BMWi, Mai 2009, (Bearbeiter: J. Hammer, J.
Sönnke, G. Mingerzahn), Hannover, Tagebuchnr. 10593/09.
JOBMANN, M., AMELUNG, P., BILLAUX, D., POLSTER, M., SCHMIDT, H. & UHLIG, L.
(2007a): Untersuchungen zur sicherheitstechnischen Auslegung eines generischen
Endlagers im Tonstein in Deutschland - GENESIS - Abschlussbericht.- DBE
TECHNOLOGY, Peine, März 2007.
JOBMANN, M., AMELUNG, P. & UHLIG, L. (2007b): Untersuchungen zur
sicherheitstechnischen Auslegung eines generischen Endlagers im Tonstein in
Deutschland - GENESIS - Anlagenband Geologie der Referenzregionen im
Tonstein.- DBE TECHNOLOGY, Peine, März 2007.
KELLER, S. (2009): Eiszeitliche Rinnensysteme und ihre Bedeutung für die
Langzeitsicherheit möglicher Endlagerstandorte mit hochradioaktiven Abfällen in
Norddeutschland.- BGR-Bericht, Hannover, August 2009.
21
Kurzstellungnahme zu Beratungsunterlage K-Drs. /AG 3-70 von Herrn Dr. Fischer und
Herrn MdB Kanitz (K.-Drs. /AG3-72)
Zur Ergänzung der Mindestanforderung "Teufenlage des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs:
Die vorgeschlagene Ergänzung der Mindestanforderung zur Teufenlage des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs ist weder notwendig noch zielführend.
Einerseits wird der hier thematisierten Beeinträchtigung des eWG durch eiszeitliche Rinnen
bereits durch die in K-Drs/AG3-63 enthaltene Ergänzung
"In Gebieten, in denen im Nachweiszeitraum mit der Bildung eiszeitlicher Rinnen zu rechnen
ist, muss die Oberfläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches unter der maximal zu
erwartenden Tiefe solcher Rinnen liegen."
hinreichend Rechnung getragen. Diese Formulierung berücksichtigt auch, dass nicht nur
Salzstöcke, sondern insbesondere auch Tonformationen von eiszeitlichen Rinnen betroffen
sein können und die Unversehrtheit des ewG eine Grundvoraussetzung ist.
Andererseits ist die geforderte Festlegung der Mächtigkeit von Salzschwebe und
Deckgebirge willkürlich und ebenso unbegründet wie die Behauptung, dass direkter Kontakt
des Salzspiegels mit Grundwasser sicherheitstechnisch nicht akzeptabel sei.
Die Existenz zahlreicher Salzstöcke in Norddeutschland mit geringer mächtigen
Deckgebirgen bzw. mit direktem Kontakt zum Grundwasser beweist das Gegenteil. Dies ist
insbesondere daher unbedenklich, da auch bei direktem Kontakt mit Grund-wasser die
Subrosion infolge der Aufsättigung und der sich dann einstellenden Dichteschichtung des
Grundwassers schnell zum Erliegen kommt.
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 6.3
Die ESK ist mit einer minimalen Teufe von 300 m für einen Standort mit einem Isolationszeitraum
von einer Million Jahre einverstanden. Aus verschiedenen Gründen könnte die Angabe einer
generellen Mindestteufe für ganz Deutschland für sich allein als ein zu undifferenziertes Kriterium
angesehen werden:
Je nach Hebungs- oder Subsidenzrate kann eine minimale Teufe von 300 m als genügend
bis deutlich zu wenig angesehen werden.
In stratigraphischen Abfolgen kann für die obersten ca. 200 m eine gegen oben
zunehmende Dekompaktion der Gesteine und damit zunehmende hydraulische
Durchlässigkeit beobachtet werden.
In Gebieten wiederholter Vergletscherung (z. B. in der norddeutschen Tiefebene) finden
sich glaziale Rinnen mit maximaler Tiefe von 500 m für die in zukünftigen Eiszeiten mit
einem Ausräumen des Lockermaterials und einer möglichen Vertiefung und lateralen
Verbreiterung zu rechnen ist.
Das Ziel der oben formulierten Mindestanforderung ist der Erhalt des einschlusswirksamen
Gebirgsbereiches über einen Nachweiszeitraum von einer Million Jahre. Dabei ist die minimale
Teufe zusammen mit der zusätzlichen Mindestanforderung „Einhaltung der
Kommentiert [Oline38]: ID 1078
22
geowissenschaftlichen Mindestanforderungen“ (vgl. Kapitel 6.7) zu betrachten2. Durch die
gemeinsame Betrachtung werden die oben aufgelisteten Aspekte berücksichtigt und das Ziel des
langfristigen Erhalts des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches wird erreicht, so dass die ESK
die seitens des AkEnd festgelegte Mindestteufe von 300 m vollumfänglich unterstützt.
4.4. Maximale Tiefe des Einlagerungsbereichs
Diese Anforderung des AkEnd ist aus Sicht der AG 3 für die Standortauswahl nicht erforderlich.
Die Tiefe eines Endlagerbergwerks ergibt sich aus der örtlichen geologischen Situation, dem
Einlagerungskonzept, der bergtechnischen Machbarkeit und ggf. zusätzlichen Anforderungen an die
Arbeitssicherheit unter Tage (e.g. Umgebungstemperatur). Die Suche nach einem Endlagerstandort
sollte für eine Einlagerungstiefe zwischen 500 und 1000 m erfolgen. Je nach Einlagerungskonzept
(z.B. vertikale Bohrlochlagerung) können auch größere Tiefen erreicht oder notwendig werden. Die
an einem bestimmten Standort erforderliche Einlagerungstiefe kann also von Standort zu Standort
sehr unterschiedlich sein. Unter diesen Randbedingungen ist die AG 3, abweichend vom Vorschlag
des AkEnd, der Auffassung, dass es nicht sinnvoll ist, für die maximale Tiefe des
Einlagerungsbereichs eine Mindestanforderung zu definieren.
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 6.4
Als Begründung für diese Mindestanforderung wird seitens AkEnd die mit der Teufe ansteigenden
Gebirgstemperaturen und den hierdurch steigenden technischen Aufwand beim Endlagerbetrieb
angeführt. Darüber hinaus ist aus Sicht der ESK auch der mit der Teufe zunehmende
Gebirgsdruck zu berücksichtigen. Die Begrenzung der maximalen Teufe für ein Endlagerbergwerk
auf 1.500 m ermöglicht unter Berücksichtigung der steigenden Gebirgstemperaturen und des
zunehmenden Gebirgsdrucks die sichere Errichtung und den sicheren Betrieb eines Endlagers
auf der Basis fundierter technischer Kenntnisse und Erfahrungen.
Die ESK ist mit der Mindestanforderung einverstanden.
4.5. Fläche des Endlagers
Der einschlusswirksame Gebirgsbereich muss über eine Ausdehnung in der Fläche verfügen, die
eine Realisierung des Endlagers ermöglicht.
Erläuterung: Im Rahmen der Auswahl der Standortregionen (1. Schritt des Auswahlverfahrens) ist
der einschlusswirksame Gebirgsbereich eines Endlagers noch nicht bekannt. Für die Größe des
einschlusswirksamen Gebirgsbereiches einschließlich des gesamten Endlagerbergwerks wurde im
AKEnd-Bericht für Salz von einer Fläche von 3 km2 und für Tonstein von 10 km2 ausgegangen.
Diese Zahlenwerte sind nicht mehr zutreffend und werden derzeit im Rahmen eines von der
Endlagerkommission vergebenen Gutachtens neu ermittelt. Nach dem Bericht zum Nationalen
Entsorgungsprogramm sollen zudem weitere Abfallmengen aus der Urananreicherung und aus dem
Endlager Asse – sofern ein geeigneter Standort für ein Kombilager gefunden werden kann - in das
2 Anmerkung: Bezogen auf K.-Drs. 157 ist der Verweis der ESK auf Kap. 4.6."Erkenntnisse zum einschlusswirksamenGebirgsbereich hinsichtlich des Nachweiszeitraums" zu beziehen.
Kommentiert [AK1-39]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf1.1.4:Auslegungstemperatur und geothermische Tiefenstufedefinieren die maximale Tiefenlage-hierbei sind wirtsgesteinsspezifische Eigenschaften(Temperaturverträglichkeit) zu berücksichtigen-Erfahrung des Bergbaus bei der Klimatisierung?-Illitisierung des Tonsteins (auch gebirgsdruck-abhängig)-Ausschluss der Thermomigration in Salz
Auflockerungszone der Streckenauffahrung wächst mitzunehmender Teufe (insbesondere Ton; ewG-Mächtigkeit?)
→ Kriterium kann nicht gestrichen werden!
Kommentiert [AK2-40]:2.1.7Wenn ein Plus an Teufe ein Plus an Sicherheit bringt, dannmüsste die Teufenlage des Endlagers (im Rahmen derbautechnischen Machbarkeit) maximiert werden.
2.2.3Verschiedentlich wird angeführt, dass die Tiefenlage ggf. alsAbwägungskriterium relevant ist
Kommentiert [Oline41]: ID 1079, 1080, 1081
Kommentiert [Sal42]: Vorschlag aus dem Diskussionstandder AG 3 vom 2.02.2016
Kommentiert [Sal43]: Die Erläuterung ist nach Vorlage dernoch ausstehenden Gutachten zu aktualisieren
23
Endlager für hoch radioaktive Abfälle aufgenommen werden sollen. Bei der Berechnung der
Flächenausdehnung eines Endlagers muss auch das Lagerkonzept einschließlich der
Zugangsstrecken, Untertagelabors, Verschlussbauwerke usw. beachtet werden (S.a. AkEnd-
Bericht, S. 95).
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 6.5
Die flächenmäßige Ausdehnung des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs muss sich aus Sicht
der ESK an der einzulagernden Abfallmenge orientieren. Bei ausschließlicher Betrachtung Wärme
entwickelnder radioaktiver Abfälle stimmt die ESK der vom AkEnd vorgeschlagenen
Größenordnung der flächenmäßigen Ausdehnung zu.
Ergibt sich, wie in [2] angedacht, die Notwendigkeit, radioaktive Abfälle mit vernachlässigbarer
Wärmeentwicklung (d. h. nicht Konrad-gängige LAW/MAW, rückgeholte Abfälle aus der
Schachtanlage Asse II, Urantails, Graphit-Abfälle etc.) und Wärme entwickelnde radioaktive
Abfälle an einem gemeinsamen Standort mit genügend großer räumlicher Trennung der
Endlagerteile zu lagern, ist darüber nachzudenken, inwieweit das ewG-Konzept auch für die
radioaktiven Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung Anwendung finden soll und ob im
Falle einer solchen Übertragung eine räumliche Trennung der Lagerteile nicht automatisch auch
mit einer räumlichen Trennung der einschlusswirksamen Gebirgsbereiche verknüpft werden
sollte. Ist dies der Fall, wäre die Größe des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs für alle
Lagerteile unter Berücksichtigung der zu erwartenden Mengen der entsprechenden Abfallarten,
der Einlagerungskonzepte (vertikale/horizontale Lagerung, ein-/mehrsöhlige Lagerung) und der
Wärmeentwicklung zu definieren.
4.6. Erkenntnisse zum einschlusswirksamen Gebirgsbereich hinsichtlich desNachweiszeitraums
Es dürfen keine Erkenntnisse oder Daten vorliegen, welche die Einhaltung der
geowissenschaftlichen Mindestanforderungen zur Gebirgsdurchlässigkeit, Mächtigkeit und
Ausdehnung des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches und damit seine Integrität über einen
Zeitraum von ungefähr einer Million Jahren zweifelhaft erscheinen lassen.
Erläuterung: siehe AkEnd-Bericht, S. 95.
Kommentiert [Oline44]: ID 1082
Gelöscht: (= Höhe)
Gelöscht: in der Größenordnung
24
5. Geowissenschaftliche Abwägungskriterien
Ziel des Standortauswahlverfahrens ist es, einen Standort zu finden der die bestmögliche Sicherheit
für eine Isolation der Abfälle von den Schutzgütern für einen Zeitraum von ungefähr einer Million
Jahren gewährleistet. Nachdem Standortregionen bzw. Teilgebiete ausgewählt worden sind, die die
Mindestanforderungen erfüllen, soll mit Hilfe der nachfolgend genannten Abwägungskriterien
beurteilt werden, ob eine insgesamt günstige geologische Gesamtsituation vorliegt. Die günstige
geologische Gesamtsituation ergibt sich nicht aus der besonders guten Erfüllung eines einzelnen
Kriteriums, sondern aus der Summe der Erfüllung aller Kriterien.
Vorschlag zur Einleitung in Kap. 5
Der hier enthaltene Textvorschlag ist eine konsolidierte Fassung aus der Abstimmung mit
den Kollegen Prof. Kudla, Dr. Kleemann und Dr. Appel. In eckige Klammern und kursiv
gesetzte Begriffe bedürfen noch der Prüfung und Diskussion in der AG.
Ziel des Standortauswahlverfahrens ist es, einen Standort zu finden, der die bestmögliche
Sicherheit für eine Isolation der Abfälle von den Schutzgütern für einen Zeitraum von
ungefähr einer Million Jahren gewährleistet. Nachdem unter Anwendung der
geowissenschaftlichen Ausschlusskriterien und Mindestanforderungen geologische
Suchräume ausgewiesen wurden, soll mit Hilfe der nachfolgend genannten
Abwägungskriterien beurteilt werden, ob in einem Teilgebiet bzw. einer Standortregion eine
insgesamt günstige geologische Gesamtsituation vorliegt. Die günstige geologische
Gesamtsituation ergibt sich nicht aus der besonders guten Erfüllung eines einzelnen
Kriteriums, sondern aus der Summe der Erfüllung aller Kriterien. Eine günstige geologische
Gesamtsituation ist ein Teilziel. Diese ist dem Gesamtziel, eine hinsichtlich der Sicherheit
des Endlagers günstige Gesamtsituation zu erreichen untergeordnet. Die Sicherheit des
Endlagers wird im Rahmen von Sicherheitsuntersuchungen beurteilt.
Die geowissenschaftlichen Abwägungskriterien sind im Folgenden als Anforderung
formuliert und in drei [Gewichtungsgruppen] [Gruppen] gegliedert, die sich zunächst an der
Bedeutung der Anforderung für das zentrale Ziel des Einschlusses im ewG orientieren:
[Gewichtungsgruppe] 1: Güte des Isolationsvermögens und Zuverlässigkeit des
Nachweises
Anforderung 1: Kein oder langsamer Transport durch Grundwasser im
Endlagerniveau
Anforderung 2: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper, insbesondere
von Wirtsgestein und einschlusswirksamem Gebirgsbereich
Anforderung 3: Gute räumliche Charakterisierbarkeit
Anforderung 4: Gute Prognostizierbarkeit der langfristigen Stabilität der
günstigen Verhältnisse
[Gewichtungsgruppe] 2: Absicherung des Isolationsvermögens
Anforderung 5: Günstige gebirgsmechanische Voraussetzungen
Anforderung 6: Geringe Neigung zur Bildung von Wasserwegsamkeiten in
Wirtsgesteinskörper / einschlusswirksamem Gebirgsbereich
[Gewichtungsgruppe] 3: Weitere sicherheitsrelevante Eigenschaften
Kommentiert [AK2-45]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.2:
a) andere Reihung der Abwägungskriterien? (Vorschlag u.a.von Herrn Thomauske)
b) Fusion der Gewichtungsgruppe 2 und 3
c) Anforderung 5 und 11 zu einer neuen Gewichtungsgruppe 3"bergbautechnische Kriterien"
Kommentiert [Oline46]: ID 1184, 1185
Gelöscht: in der Größenordnung
Kommentiert [AK2-47]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.2:Betonung: Abwägung führt nicht zum Ausschluss
Kommentiert [AK2-48]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.3: Diskussion unter der Überschrift"Wirtsgesteinsspezifische Kriterien"
Vorschlag:Systematische Prüfung des Katalogs anhand der Stärken undSchwächen der Wirtsgesteine. Werden durch die Kriterien alleStärken der Wirtsgesteine adressiert. Bisher entscheidet alleseher „salzlastig“.
Tendenz geht zu gesteinsunabhängigen Kriterien, jedenfallsfür Gewichtungsgruppe 1 Aber Sorptionskoeffizient z.B. mussgesteinsspezifisch sein (Kristallin sollte keine Klüfte enthalten)
Wirtsgesteinsspezifische Kriterien zum Vergleichunterschiedlicher Ton, Salz, Granitformationen untereinander(Konsens, u.a. Min, Wenzel)Vergleich der bestmöglichen Standorte in Ton, Salz und Granitauf Grund von quantitativen und qualitativen Kriterien(Konsens)
Kommentiert [WK49]: Dieser Satz kommt währenddessenin fast jedem Abschnitt vor. Hier muss noch eine generelleRegelung getroffen werden.
Kommentiert [DA50]: In dieser Gewichtungsgruppe isteiniges durcheinander geraten, vermutlich wegen der großenAnzahl eckiger Klammern.
Kommentiert [sal51]: Die erforderlichen Korrekturen (insb.an Anforderung 9) erfolgen nach Durchsprache und Auflösungder dortigen eckigen Klammern
25
Anforderung 7: Gute Gasverträglichkeit
Anforderung 8: Gute Temperaturverträglichkeit
Anforderung 9: Hohes Rückhaltevermögen des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs gegenüber Radionukliden
Anforderung 10: Günstige hydrochemische Verhältnisse
Anforderung 11: Günstige Bedingungen für den Bau von
Verschlussbauwerken
[Anforderung xxx12: Hohes Rückhaltevermögen der Gesteine im
Deckgebirge gegenüber Radionukliden]
[Noch ohne abschließende Zuordnung zu einer Gewichtungsgruppe] [Anforderung xxx: Schützender Aufbau des Deckgebirges]
Die geowissenschaftlichen Abwägungskriterien kommen erstmals in Schritt 2 der Phase 1
des Standortauswahlverfahrens zur Anwendung und gelten ab dann für den gesamten
weiteren Abwägungsprozess bis zum Abschluss der Phase 3 mit der Auswahl des
Endlagerstandorts. Sie dienen in Schritt 2 der Phase 1 zunächst der Ausweisung von
Teilgebieten mit günstigen geologischen Voraussetzungen. In Schritt 3 der Phase 1 sollen
sie im Rahmen einer vertiefenden Abwägung zusammen mit repräsentativen vorläufigen
Sicherheitsuntersuchungen und der Anwendung planungswissenschaftlicher Kriterien, dazu
dienen, Standortregionen für die übertägige Erkundung auszuweisen (Abschluss Phase 1).
In den Phasen 2 und 3 treten auf Basis der zunehmenden standortbezogenen Informationen
aus der übertägigen und untertägigen Erkundung schrittweise Sicherheitsuntersuchungen
(s.a. [Verweis auf Abschnitt 6.5.1 des Kommissionsberichts]) auf Basis noch generischer
Endlagerkonzepte hinzu, die mit dem Kenntnisgewinn iterativ verfeinert und an die
Standortverhältnisse angepasst werden. Aus dem Vergleich der jeweils betrachteten
Standortregionen bzw. Standorte ergeben sich zum Abschluss der Phase 2 Vorschläge für
die untertägige Erkundung und schlussendlich der Vorschlag für den Standort mit der
bestmöglichen Sicherheit (Abschluss Phase 3).
Die geowissenschaftlichen Abwägungskriterien dienen in diesem Prozess [als
Prüfgegenstände] [Prüfkriterien]. Ihre Gruppierung und Reihenfolge beinhaltet dabei
zunächst keine explizite Bedeutungshierarchie und auch keine quantitativ fassbare
Gewichtung.
Allerdings kommt in der Zuordnung zu einer der Gewichtungsgruppen zum Ausdruck, dass
die Abwägungskriterien im Hinblick auf die Sicherheit des auszuwählenden Standorts
unterschiedliche Bedeutung haben, die z.T. auch [konzeptspezifisch]
[wirtsgesteinsspezifisch] unterschiedlich sein können und das dieser Unterschied bei der
Abwägung zu berücksichtigen ist. Auch Kombinationswirkungen können
abwägungsrelevant sein. Es ist daher nicht sinnvoll a priori eine [gewichtungsdominierte
Aggregierungsvorschrift] [Gewichtungsvorschrift] abzuleiten. Aus diesem Grund sind in
jedem Prozessschritt alle Anforderungen mit ihren zugehörigen Kriterien entsprechend dem
jeweiligen Informationsstand zu betrachten und abzuprüfen. Es kann auch grundsätzlich
keine der Anforderungen unter Verweis auf andere Anforderungen in der Betrachtung
entfallen.
Kommentiert [WK52]: Es sollte überlegt werden, ob einKriteriengruppe 4 angelegt wird. In diese Kriteriengruppekommen alle Kriterien hinsichtlich des Deckgebirges. Dennman muss ja einerseits davon ausgehen, dass dasDeckgebirge durch eine Eiszeit komplett beseitigt wird. Alsomuss der Nachweis der nur geringen Radionuklidfreisetzungauch ohne Deckgebirge funktionieren.Andererseits kann gleichzeitig das Deckgebirge zweifelsohneauch eine wichtige Rückhaltefunktion haben, da die eiszeitlicheErosion des Deckgebirges ja nur auftreten kann, aber nichtzwangsläufig auftreten muss.
Gelöscht: besonders
Gelöscht:
26
Für Bewertung und Vergleich der jeweils zu betrachtenden Standortregionen bzw. Standorte
ist ein verbal-argumentativer Abwägungsprozess erforderlich. Auf formale
Aggregationsregeln, insbesondere solche mit kompensatorischer Aggregierung der
Einzelergebnisse der Kriterienanwendung, wird verzichtet. Die abwägende vergleichende
Gesamtbetrachtung aller Anforderungen erfolgt mit dem Ziel, Standortregionen bzw.
Standorte mit möglichst günstiger Gesamtausprägung ihrer sicherheitsgerichteten
geologischen Merkmale auszuweisen, Unterschiede anhand sicherheitsbezogener Vorteile
und Nachteile der Standortregionen bzw. Standort transparent zu machen und hieraus eine
Auswahl für den jeweils folgenden Prozessschritt abzuleiten. In diesem Schritt können auf
Basis des erzielten Kenntnisgewinns die Vorteile und Nachteile sowie die daraus ableitbare
Sicherheit der Standorte vertieft überprüft und bewertet werden. Im Verlauf dieses
Prozesses gewinnen die Ergebnisse der detaillierter werdenden Sicherheitsuntersuchungen
gegenüber den Abwägungskriterien an Bedeutung. Über Sensitivitätsanalysen können
robustere von weniger robusten Merkmalskombinationen unterschieden werden. Dabei sind
auch Änderungen in der anfänglichen Rangfolge sowie Rücksprungmöglichkeiten zu
zunächst zurückgestellten Standorten mit zu bedenken.
5.1. Gewichtungsgruppe 1: Güte des Isolationsvermögens und Zuverlässigkeitdes Nachweises
5.1.1. Anforderung 1: Kein oder langsamer Transport durch Grundwasser imEndlagerniveau
Die Anforderung "kein oder langsamer Transport durch Grundwasser im Endlagerniveau"
charakterisiert für die sichere Endlagerung radioaktiver Abfälle günstige hydrogeologische
Verhältnisse. Als günstig werden diese dann bezeichnet, wenn sowohl das Grundwasserangebot an
die Abfälle als auch die Grundwasserbewegung im einschlusswirksamen Gebirgsbereich gering ist.
Ein geringes Grundwasserangebot begrenzt u.a. die Korrosion der Abfallbehälter und damit die
Freisetzung von Radionukliden aus den Abfällen. Eine geringe Grundwasserbewegung ist
Bedingung für einen langsamen advektiven Transport von Schadstoffen aus dem
einschlusswirksamen Gebirgsbereich. Als Bewertungsgröße dafür wird die
Abstandsgeschwindigkeit des Grundwassers herangezogen. Diese errechnet sich aus der
Entfernung, die das Grundwasser in einer Zeiteinheit zurücklegt. Unter stagnierenden
Grundwasserbedingungen kommt lediglich Diffusion als Transportmechanismus in Frage.
Zugehörige Kriterien
Die Grundwasserströmung, ausgedrückt als Abstandsgeschwindigkeit, sollte möglichst
gering, d. h. deutlich kleiner als 1 mm pro Jahr, sein.
Das Grundwasserangebot im einschlusswirksamen Gebirgsbereich sollte möglichst gering
sein. Der einschlusswirksame Gebirgsbereich sollte daher aus Gesteinstypen bestehen, die
erfahrungsgemäß eine geringe Gebirgsdurchlässigkeit aufweisen.
Die Diffusionsgeschwindigkeit, erfasst durch den effektiven Diffusionskoeffizienten im
einschlusswirksamen Gebirgsbereich, sollte möglichst gering sein (kleiner 10-11 m²/s).
Kommentiert [Oline54]: ID 1119, 1120
Kommentiert [Oline55]: ID 1096
Kommentiert [Oline56]: ID 1086, 1089
Kommentiert [Oline57]: ID 1098
27
Tabelle 5-1: Transport durch Grundwasser: Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw.
Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der Kriterien
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
[Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Grundwasserströmung Abstandsgeschwindigkeit
des Grundwassers [mm/a]
< 0,1 0,1 - 1 > 1
Grundwasserangebot Gebirgsdurchlässigkeit
[m/s]
< 10-12 10-12 - 10-10
Diffusionsgeschwindigkeit effektiver
Diffusionskoeffizient
[m2/s]
< 10-11 10-11 - 10-10 > 10-10
Der effektive Diffusionskoeffizient als Maß für die Diffusionsgeschwindigkeit in konkreten
Gesteinsvorkommen liegt als Information zunächst flächendeckend nicht vor. Hilfsweise kann daher
der Gesteinstyp als Indikator für die Diffusionsgeschwindigkeit herangezogen werden.
In Abhängigkeit vom Gesteinstyp wird die Diffusionsgeschwindigkeit durch unterschiedliche
charakteristische Merkmale bestimmt:
Bei Sedimentgesteinen sind geringe Permeabilität und Porosität Merkmale eines geringen
effektiven Diffusionskoeffizienten. Indikatoren dafür sind bei Tonstein die absolute Porosität und
der diagenetische Verfestigungsgrad des Gesteins.
Die entsprechende Bewertungsgröße für Tonstein lautet daher:
Das Gestein sollte über eine geringe absolute Porosität und einen hohen diagenetischen
Verfestigungsgrad verfügen.
Tabelle 5-2: Transport durch Grundwasser: Bewertungsgrößen der
Diffusionsgeschwindigkeit für den Wirtsgesteinstyp TONSTEIN
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Diffusionsgeschwindigkeit Absolute Porosität < 20 % 20 % - 40 % > 40 %
Verfestigungsgrad Tonstein fester Ton halbfester Ton
Für andere Gesteinstypen müssen für die Eigenschaft "Diffusionsgeschwindigkeit" noch
entsprechende Abwägungsmaßstäbe oder Analoga aufgestellt werden. Hierzu müssten Tabellen
Tabellen ähnlich der Tabelle 5-2 auch für die Wirtsgesteinstypen Salz und Kristallin entwickelt
werden. Die beiden nachfolgenden Tabellen (Tabelle 5-3 und Tabelle 5-4) beinhalten daher noch
keine Angaben, sondern sind als entsprechende Platzhalter zu verstehen.
Kommentiert [Oline58]: ID 187
Kommentiert [Oline59]: ID 1095
Kommentiert [Oline60]: ID 1088
Kommentiert [Oline61]: ID 1090
Kommentiert [Oline62]: ID 1092
Gelöscht: Tabelle 5-2
Gelöscht: Tabelle 5-3
Gelöscht: Tabelle 5-4
28
Tabelle 5-3: Platzhalter - Transport durch Grundwasser: Bewertungsgrößen der
Diffusionsgeschwindigkeit für den Wirtsgesteinstyp SALZ
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Diffusionsgeschwindigkeit
Tabelle 5-4: Platzhalter - Transport durch Grundwasser: Bewertungsgrößen der
Diffusionsgeschwindigkeit für den Wirtsgesteinstyp KRISTALLIN
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Diffusionsgeschwindigkeit
Mögliche (weitere) Indikatoren für das Fehlen einer Grundwasserbewegung bzw. für eine nur
geringe Grundwasserbewegung, für die in AkEnd (2002) mangels belastbarer Informationen keine
Kriterien abgeleitet worden sind:
auf Dauer trockenes Gestein
Temperaturverteilung im tiefen Untergrund
teufenabhängige Zunahme der Grundwasserdichte
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.1
Der AkEnd fordert eine geringe Migration von Schadstoffen aus dem ewG, lange
Grundwasserlaufzeiten und Radionuklidtransportzeiten.
Die ESK ist der Meinung, dass die hier angesprochenen Forderungen eine sinnvolle Ergänzung
für die Mindestanforderungen an die Gebirgsdurchlässigkeit darstellen. Wie [in Kapitel 6.1]
ausgeführt, sind aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften für salinare, tonige und kristalline
Wirtsgesteine auch unterschiedliche Ansätze zum Nachweis und daher auch zur Exploration und
Messung der Gebirgsdurchlässigkeit und den damit verknüpften Transportprozessen zu
verfolgen.
Kommentiert [Oline63]: ID 1097
Kommentiert [Oline64]: ID 1091
Kommentiert [Oline65]: ID 1093
29
5.1.2. Anforderung 2: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper, insbesondere vonWirtsgestein und einschlusswirksamem Gebirgsbereich
Unter dem Begriff "Konfiguration" werden in erster Linie die Ausdehnung und Funktion des eine
günstige geologische Gesamtsituation bestimmenden Gesteinskörpers oder - bei mehreren
Gesteinskörpern - die geometrische Anordnung der durch Ausdehnung und Funktion
charakterisierten beteiligten Gesteinskörper verstanden. Hinzu kommen die Tiefenlage des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs innerhalb der Geosphäre sowie die mögliche
Beeinträchtigung seiner Barrierewirkung durch die Nähe zu Gesteinskörpern mit erhöhtem
hydraulischem Potenzial.
Ausdehnung, Anordnung und Tiefenlage von Gesteinskörpern sind in der Regel einfacher erhebbar
als bestimmte Gesteinseigenschaften oder die hydraulischen und hydrochemischen
Standortverhältnisse. Daher kommt der Konfiguration sicherheitsrelevanter Gesteinskörper in der
geologischen Barriere als früh erkennbarem Merkmal einer "günstigen geologischen
Gesamtsituation" im Rahmen des Auswahlverfahrens besondere Bedeutung zu.
Zugehörige Kriterien
Die barrierewirksamen Gesteine des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs müssen über
eine Mächtigkeit verfügen, die eine Isolation der Radionuklide über einen Zeitraum von ungefähr
einer Million Jahren bewirkt (rechnerische Ableitung unter Voraussetzung idealer
Barrierewirkung).
Der Endlagerbereich (Konfigurationstyp A in AkEnd 2002) bzw. der Wirtsgesteinskörper
(Konfigurationstyp Ba in AkEnd 2002) sollte von den barrierewirksamen Gesteinen des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs umschlossen sein. (s. Abbildung 5-1)
Handelt es sich bei Wirtsgestein und einschlusswirksamem Gebirgsbereich um unterschiedliche
Gesteinskörper und wird der Wirtsgesteinskörper nicht vollständig vom einschlusswirksamen
Gebirgsbereich umschlossen (Konfigurationstyp Bb in AkEnd 2002, s. Abbildung 5-2), dann kann
die Anordnung beider Einheiten allein selbst dann keinen ausreichenden Beitrag zu einer
"günstigen geologischen Gesamtsituation" leisten, wenn sie die geforderten
Gesteinseigenschaften aufweisen.
Zumindest kann die Qualität der barrierewirksamen Funktion des einschlusswirksamen
Gebirgsbereiches aus Anordnung und Ausdehnung der beteiligten Gesteinskörper nicht ohne
weiteres abgeleitet werden. In erster Näherung dürfte die einschließende Wirkung einer solchen
Konfiguration davon abhängig sein, wie weitgehend das Wirtsgestein vom einschlusswirksamen
Gebirgsbereich umschlossen ist und in welcher hydraulischen Position sich (eine oder mehrere)
konfigurationsbedingte Fehlstellen im einschlusswirksamen Gebirgsbereich befinden, durch die
das Grundwasser im Wirtsgestein auf Grund der Konfiguration in die regionale
Grundwasserbewegung einbezogen sein kann.
Eine "günstige geologische Gesamtsituation" muss sich umso mehr aus
konfigurationsunabhängigen Gegebenheiten einer Region bzw. eines Standortes ergeben, je
"offener" die Anordnung von Wirtsgesteinskörper und einschlusswirksamem Gebirgsbereich ist.
Denn dann müssen andere Gegebenheiten, wie beispielsweise große Tiefe und günstige
hydraulische und hydrochemische Bedingungen im Einlagerungsbereich des Endlagers für den
Einschluss der Abfälle im Endlager sorgen. Eine solche, dem Konfigurationstyp "Bb"
entsprechende Situation könnte beispielsweise bei einer weiträumigen Überlagerung von tief
liegendem kristallinem Wirtsgestein durch barrierewirksame Salz- oder Tonsteinfolgen gegeben
sein (s. Abbildung 5-2 oben).
Kommentiert [Oline66]: ID 1101
Kommentiert [Oline67]: ID 1100
Gelöscht: in der Größenordnung von
Gelöscht: Abbildung 5-1
Kommentiert [Oline68]: ID 1102
Gelöscht: Abbildung 5-2
Kommentiert [Oline69]: ID 1109
Gelöscht: Abbildung 5-2
30
Abbildung 5-1: Konfigurationen zwischen Wirtsgestein und einschlusswirksamem
Gebirgsbereich: Typ A und Typ Ba aus AkEnd 2002
Quelle: AkEnd (2002)
Erläuterung zu Abbildung 5-1:
Typ A: Der einschlusswirksame Gebirgsbereich ist Teil eines Wirtsgesteinskörpers mit sicherheitsrelevanter
Barrierewirkung.
Typ B: Der Wirtsgesteinskörper hat keine sicherheitsrelevante Barrierewirkung und bildet mit dem
einschlusswirksamen Gebirgsbereich unterschiedliche Konfigurationen. Die Darstellung entspricht dabei dem
Kommentiert [Oline70]: ID 1110
31
Typ Ba: Das Wirtsgestein ist vollständig vom einschlusswirksamen Gebirgsbereich umschlossen.
Die Darstellung ist schematisch und ohne Maßstab.
Abbildung 5-2: Konfigurationen zwischen Wirtsgestein und einschlusswirksamem
Gebirgsbereich: Typ Bb aus AkEnd 2002
Quelle: AkEnd (2002)
Kommentiert [Oline71]: ID 1111
32
Erläuterung zu Abbildung 5-2:
Konfigurationstyp Bb: Geologische Strukturen mit unterschiedlicher Anordnung von Wirtsgesteinskörper und
einschlusswirksamem Gebirgsbereich. Die Darstellung ist schematisch und ohne Maßstab, „?“ bedeutet
„weitere Ausdehnung noch zu erkunden". Legende siehe Abbildung 5-1.
Die Teufe der Oberfläche des erforderlichen einschlusswirksamen Gebirgsbereichs sollte
unter einschränkender Beachtung tiefenabhängiger gebirgsmechanischer Risiken möglichst groß
sein, um die Robustheit des Endlagersystems gegenüber natürlichen Einwirkungen auf den
einschlusswirksamen Gebirgsbereich von außen und Sicherheitsreserven zu gewährleisten.
Tiefenabhängige gebirgsmechanische Risiken bestehen insbesondere beim
Wirtsgesteinstyp Ton / Tonstein. Sie werden außer durch die tiefenabhängige Gebirgsdruck-
und Temperaturzunahme auch durch die petrographische und mineralogische
Zusammensetzung, den Grad der Konsolidierung des Gesteins und die örtlichen
Gebirgsspannungsverhältnisse beeinflusst.
Bei der Anwendung der Kriterien sind gegebenenfalls regionsspezifische Einwirkungsszenarien
zu beachten. Deren etwaigen nachteiligen Auswirkungen auf den Einschluss ist dann
gegebenenfalls durch die rechtzeitig abgestimmte Vorgabe einer regionsbezogenen maximalen
Tiefe und bei der bewertungsrelevanten Eigenschaft "Robustheit und Sicherheitsreserven" in
Tabelle 5-5 durch die Vorgabe einer abweichenden regionsbezogenen Mindesttiefe zu
begegnen. Ein Beispiel hierfür ist die für eine künftige Eiszeit zu besorgende Entstehung tiefer
subglazialer Rinnen in Teilgebieten der norddeutschen Tiefebene.
Der einschlusswirksame Gebirgsbereich muss über eine räumliche Ausdehnung verfügen,
die größer ist als das für das Endlager rechnerisch erforderliche Volumen. Damit besteht
Spielraum für eine flexible Endlagerauslegung, u. a. um Platz brauchende Rückholungskonzepte
berücksichtigen zu können, einschließlich Sicherheitsabständen. Eingangsgröße für die
Abwägung ist die bei einsöhliger Lagerung benötigte Fläche.
Herr Minister Wenzel (per Email am 19.01.2016)
Der folgende Text ist der identische Text aus K.-Drs. 157, Stand 17.12.2015. Der Text wurde
auf Wunsch von Herrn Min. Wenzel wegen Diskussionsbedarf in die eckige Klammer
überführt
Der spezifische hydraulische Gradient3 über den einschlusswirksamen Gebirgsbereich
sollte so gering sein, dass die aus der Nachbarschaft solcher Gesteinskörper
resultierenden Potenzialkontraste die rechnerische induzierte
Abstandsgeschwindigkeit über den einschlusswirksamen Gebirgsbereich selbst bei
Zugrundelegung einer Gebirgsdurchlässigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs
von 10-10 m/s und einer effektiven Porosität von 10 % nicht über Werte von 1 mm/a
ansteigen lassen (s.a. AkEnd 2002, S.142).
Formulierungsvorschläge aus NS folgen
Herr Dr. Fischer (K.-Drs. /AG3-77 vom 08.01.2016)
3 Das Kriterium des spezifischen hydraulischen Gradienten bezieht sich auf Tonsteinvorkommen innerhalb heterogenaufgebauter Sedimentgesteinsfolgen.
Kommentiert [Oline72]: ID 1106
Gelöscht: Tabelle 5-5
Kommentiert [Oline73]: ID 1113
Kommentiert [Oline74]: ID 1107, 1108
33
In K-Drs./AG3-46, die u.a. Grundlage für die vorliegende Unterlage ist, nimmt der Autor auf
S. 11 zunächst eine nicht gekennzeichnete Änderung gegenüber der Formulierung des
AkEnd vor, indem er von einem spezifischen hydraulischen Gradienten "über den ewG" statt
"im ewG" spricht. An gleicher Stelle nimmt er dann eine gekennzeichnete Änderung bzw.
Detaillierung der ursprünglichem AkEnd-Forderung nach einem hydraulischen Gradienten
< 10² vor, die sich lt. Fußnote auf Tonsteinvorkommen innerhalb heterogen aufgebauter
Sedimentfolgen bezieht.
Hier sollte wieder zur ursprünglichen AkEnd-Formulierung „im“ zurückgekehrt werden.
Herr Dr. Appel, 27.01.2016
Anforderung 2: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper, insbesondere vonWirtsgestein und einschlusswirksamem Gebirgsbereich (Kriterium "spezifischerhydraulischer Gradient" bzw. ersatzweise vorgeschlagenes Kriterium "rechnerischeinduzierte Abstandsgeschwindigkeit")
In mehreren Unterlagen zu den geowissenschaftlichen Abwägungskriterien und in AG-3-
Sitzungen ist die mit inhaltlichem Hintergrund und Aussagekraft der genannten Kriterien zur
Beurteilung induzierter Grundwasserbewegung im einschlusswirksamen Gebirgsbereich bei
Tonstein verbundene Problematik behandelt worden. Bedenken beruhen u.a. auf der für die
Anwendung beider Kriterien zu unterstellenden Gültigkeit des Darcy-Gesetzes in sehr gering
durchlässigen Tonsteinen und der Vorgabe unrealistisch niedriger Werte für die
Beurteilungsgröße spezifischer hydraulischer Gradient.
Durch das niedersächsische Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) jüngst
nach den Vorgaben des AkEnd-Kriteriums "spezifischer hydraulischer Gradient" auf Basis
von Daten zu potenziellen Endlagerstandorten mit Tonstein durchgeführte Berechnungen
der induzierten Abstandsgeschwindigkeit stärken die Zweifel an der Bewertungsgröße
"rechnerische Abstandsgeschwindigkeit". Beispielsweise wäre an den bisher positiv
beurteilten potenziellen Standorten Zürcher Weinland (Schweiz) und Bure (Frankreich) die
rechnerische Abstandsgeschwindigkeit deutlich größer als 1mm/a.
Vorschlag
Vor diesem Hintergrund wird vorgeschlagen, die Kriterien mit den Ansätzen "spezifischer
hydraulischer Gradient" und "rechnerische Abstandsgeschwindigkeit" aufzugeben. An die
Stelle der Kriterien sollte der Hinweis treten, dass zur Vermeidung "kritischer" induzierter
Abstandsgeschwindigkeiten im einschlusswirksamen Gebirgsbereich ein niedriger
hydraulischer Gradient erforderlich ist. Die inhaltliche Auseinandersetzung mit den
relevanten hydraulischen Standortgegebenheiten sollte im Rahmen von
Sicherheitsbetrachtungen geführt werden. Dabei ist zu beachten, dass für die Endlagerung
hoch radioaktiver Abfälle ins Auge gefasste Tonsteinformationen mit geringer
Gebirgsdurchlässigkeit in der Regel gegenüber unter- und überlagernden Gesteinsfolgen
mit höherer Gebirgsdurchlässigkeit auffällig abweichende (meist deutlich erhöhte)
hydraulische Potenziale aufweisen. Umfassende Informationen dazu und zu den genauen
Ursachen liegen in frühen Verfahrensphasen in der Regel nicht vor.
In dieser Zeit können für die (vorläufige) Beurteilung ersatzweise folgende Indikatoreneingesetzt werden:
34
Indikator a
Anschluss von wasserleitenden Schichten in Nachbarschaft zum einschlusswirksamenGebirgsbereich an ein hohes hydraulisches Potenzial (AKEND 2002, S. 144).
Zugehörige Kriterien
• Ein Anschluss an ein hohes Potenzial sollte möglichst nicht gegeben sein. Das ist
insbesondere dann der Fall, wenn in unmittelbarer Nähe unterhalb und oberhalb des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs bzw. des Wirtsgesteinskörpers keine
Gesteinskörper mit hohem Potenzial bzw. hoher Potenzialdifferenz vorhanden sind.
• Der hydraulische Widerstand der leitenden Schicht zwischen Potenzialanschluss und
Endlagerposition sollte groß sein, d. h. der Abstand sollte groß und die
Gebirgsdurchlässigkeit klein sein.
Tabelle 5-xxx: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper: Ersatzweise anwendbarer
Indikator bei fehlenden Informationen zur Abstandsgeschwindigkeit
Bewertungsrelevante
Eigenschaft des
Kriteriums
Bewertungsgröße
bzw. Indikator
des Kriteriums
[Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Indikator a
Anschluss vonwasserleitendenSchichten an hoheshydraulisches Potenzial
Vorhandensein vonGesteinskörpern mithydraulischenEigenschaften undhydraulischemPotenzial, die dieInduzierung bzw.Verstärkung derGW-bewegungdurch den ewGermöglichen können.
KeineGrundwasser-
leiter alsmögliche
Potenzialbringerin unmittelbarerNachbarschaft
zumWirtsgestein/
ewG vorhanden
Grundwasser-leiter in
Nachbarschaftzum
Wirtsgestein /ewG, jedoch
ohne erhöhtesPotenzial
Grundwasser-leiter in
Nachbarschaftzum
Wirtsgestein /ewG
vorhanden
Indikator b (ergänzend zu AKEND 2000)
Hydraulische Potenziale im einschlusswirksamen Gebirgsbereich bzw.
Wirtsgesteinskörper, die auffällig von der zu erwartenden hydrostatischen
Potenzialverteilung abweichen und / oder deutliche Unterschiede zu benachbarten
Grundwasser leitenden Gesteinskörpern aufweisen, können ein Hinweis auf geringe
Gebirgsdurchlässigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs bzw.
Wirtsgesteinskörpers und damit auf günstige hydraulische Barrierewirkung sein. Das gilt
dann, wenn gezeigt werden kann, dass die aktuell und in der jüngeren geologischen
Vergangenheit bestehenden hydraulischen Verhältnisse (hydraulische Eigenschaften der
Gesteinskörper, Potenzialdifferenzen) nicht ausgereicht haben, um in fernerer
geologischer Vergangenheit verursachte anomale Potenziale bzw. Potenzialunterschiede
abzubauen. Voraussetzung für eine solche Interpretation ist, dass die Auffälligkeiten für
die gesamte geforderte Fläche des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs gelten und die
Ursachen dafür plausibel abgeleitet werden können.
35
Anmerkung Herr Dr. Appel: Die vereinbarte Einfügung der Fußnote "Das Kriterium bezieht
sich auf Tonstein als Wirtsgestein innerhalb heterogen aufgebauter
Sedimentgesteinsfolgen" entfällt, wenn der vorgeschlagenen Aufgabe der Kriterien und der
Übernahme eines neuen Textes zum Thema Gradient / Abstandsgeschwindigkeit (s.
Vorschlag oben) gefolgt wird.
Abbildung 5-3: Schematische Darstellung von Potenzialgebieten und Endlagerbereich
aus AkEnd 2002
Quelle: AkEnd 2002
36
Tabelle 5-5: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der
Kriterien
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Barrierenwirksamkeit Barrierenmächtigkeit [m] > 150 100 – 150 50 -100
Grad der Umschließung4
des Endlagerbereichs bzw.
des Wirtsgesteinskörpers
durch den
einschlusswirksamen
Gebirgsbereich
Vollständig,
Typ A und Ba,
s. Beispiel in
Abbildung 5-1
Unvollständig,
Typ Bb,
kleinere,
Fehlstellen,
in unkritischer
Position
s. Beispiel in
Abbildung 5-2
Unten
Unvollständig;
Typ Bb,
größere
Fehlstellen,
in unsicherer
Position
s. Beispiel in
Abbildung 5-2
Oben und
Mitte
Robustheit undSicherheitsreserven (überdie Mindestanforderungaus Kap. 4.3 hinaus.
Teufe der oberenBegrenzung deserforderlicheneinschlusswirksamenGebirgsbereichs[m unterGeländeoberfläche]
> 500 300 – 500
Alternativ-Vorschlag vonHerrn Prof. Kudla
Tonstein undSalzstöckeund Salz in
flacherLagerung:
Sollvorgabe>500 m
Tonstein undSalzstöckeund Salz in
flacherLagerung:
Sollvorgabe>500 m
Tonstein undSalzstöckeund Salz in
flacherLagerung:
Sollvorgabe>500 m
Volumen deseinschlusswirksamenGebirgsbereichs
Flächenhafte Ausdehnungbei gegebener Mächtigkeit[Vielfaches des Mindest-flächenbedarfs(z. B. für Salz 3 km2 undTon 10 km2)] 5
>> 2-fach etwa 2-fach << 2-fach
Vorhandensein vonGesteinskörpern miterhöhtem hydraulischenPotenzial 6
4 Angaben zu den Wertungsgruppen modifiziert nach telefonischer Abstimmung mit Herrn Dr. Appel5 Die genauen Flächenbedarfe sind noch festzulegen!6 Das Vorhandensein von Gesteinskörpern mit erhöhtem hydraulischen Potenzial ist ein abwägungsrelevanter
Sachverhalt. Der spezifische hydraulische Gradient ist jedoch eher eine fragwürdige Beurteilungsgröße. Der in AKEND2002 für frühe Verfahrensphasen vorgeschlagene Indikator "Anschluss von Schichten…" (oder ein ähnlicher Ansatz)ist möglicherweise besser geeignet. Soweit entsprechende Informationen vorliegen, sollte statt des hydraulischen
37
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Vorschlag für neuesKriterium zur Vermeidungder Aufprägung erhöhtenPotenzials:Durch benachbartePotenzialbringer(Gesteinskörper miterhöhtem hydraulischenPotenzial) induzierteGrundwasserströmungdurch Wirtsgestein /einschlusswirksamenGebirgsbereich(gilt i.W. für Tonstein )
RechnerischeAbstandsgeschwindigkeitüber deneinschlusswirksamenGebirgsbereich bzw. denWirtsgesteinskörper(bei Gebirgsdurchlässigkeit10-10 m/s und effektiverPorosität 0,1)[m/s] 7
<< 0,1 0,1 - 1 ˃ 1
Herr Dr. Fischer (K.-Drs. /AG3-77 vom 08.01.2016)
In der letzten Zeile der Tabelle in K-Drs./AG3-46 bzw. in vorliegender Unterlage in Tabelle
5-5 wird analog auf einen hydraulischen Gradienten „über den“ und nicht „im“ ewG
abgehoben und zudem das Kriterium auf den gesamten Wirtsgesteinskörper
(unkommentiert) erweitert, wobei es neu eingefügt einschränkend heißt "gilt im
Wesentlichen (i.W.) für Tonstein". Hier sollte wieder zur ursprünglichen AkEnd-Formulierung
zurückgekehrt werden.
In frühen Phasen des Auswahlverfahrens liegen die zur Anwendung des Kriteriums zur Bestimmung
und Bewertung des spezifischen hydraulischen Gradienten über den einschlusswirksamen
Gebirgsbereich bzw. der daraus resultierenden rechnerischen Abstandsgeschwindigkeit
erforderlichen Informationen wahrscheinlich nicht vor. Dann können ersatzweise das Vorhandensein
potenzialbringender Grundwasserleiter und die relevanten Eigenschaften der für die Existenz
erhöhter Potenziale in Frage kommenden Einheiten zur Beurteilung herangezogen werden. Dazu
können folgende Indikatoren zur Anwendung kommen:
Indikator a
Anschluss von wasserführenden / wasserleitenden Schichten in Nachbarschaft zum
einschlusswirksamen Gebirgsbereich an ein hohes hydraulisches Potenzial.
Gradienten selbst die dadurch verursachte Abstandsgeschwindigkeit (≤ 1 mm/a) als eigentlich gesuchte Größe erhoben werden.
7 Das Vorhandensein von Gesteinskörpern mit erhöhtem hydraulischem Potenzial ist ein abwägungsrelevanterSachverhalt. Der spezifische hydraulische Gradient ist jedoch eher eine fragwürdige Beurteilungsgröße. Das gilt auchfür die hier mit Vorbehalt ersatzweise eingeführte Größe Abstandsgeschwindigkeit, die gewählt wurde, umParametergleichheit mit dem Kriterium Grundwasserströmung herzustellen. Der in AKEND 2002 für früheVerfahrensphasen vorgeschlagene qualitative Indikator "Anschluss von Schichten…" (oder ein ähnlicher Ansatz) istmöglicherweise besser geeignet und wurde in veränderter Form beibehalten (s. Fußnote 8). Soweit bzw. sobaldentsprechende Informationen vorliegen sollte statt des hydraulischen Gradienten selbst die damit sowie mitGebirgsdurchlässigkeit 10-10 m/s und effektiver Porosität 0,1 ermittelte rechnerische Abstandsgeschwindigkeitbenutzt werden.
Kommentiert [Oline75]: ID1104
Kommentiert [Oline76]: ID 1103
Kommentiert [Oline77]: ID 1099 (mm/a?)
38
Zugehörige Kriterien
Ein Anschluss an ein hohes Potenzial sollte möglichst nicht gegeben sein. Das ist insbesondere
dann der Fall, wenn in unmittelbarer Nähe unterhalb und oberhalb des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs bzw. des Wirtsgesteinskörpers keine Gesteinskörper mit hohem Potenzial
bzw. hoher Potenzialdifferenz vorhanden sind.
Herr Dr. Fischer (K.-Drs. /AG3-77 vom 08.01.2016)
In Fortführung der Veränderung der Tabelle 5-5 wird das zugehörige AkEnd-Kriterium
"Ein Anschluss an ein hohes Potential sollte möglichst nicht gegeben sein."
ohne jegliche Beschränkung auf Ton, d.h. gültig für alle Wirtsgesteine, durch nachfolgendeFormulierung ergänzt:
"Das ist insbesondere dann der Fall, wenn in unmittelbarer Nähe unterhalb und oberhalbdes ewG bzw. des Wirtsgesteinskörpers keine Gesteinskörper mit hohem Potential bzw.Potentialdifferenz vorhanden sind."
Die dargestellte Vorgehensweise wirft erhebliche Fragen zur Verfahrensweise selbst, ihrerZielstellung sowie der Rechtfertigung des Ergebnisses und zu den Konsequenzen auf.Offensichtlich genügen Salzstöcke, deren Wirtsgesteinskörper unmittelbar an eiszeitlicheRinnen mit hoher Potentialdifferenz grenzen, dieser Anforderung formell nicht. Tatsächlichist dies jedoch belanglos, wenn zwischen der eiszeitlichen Rinne und dem ewG mehrerehundert Meter mächtiges, praktisch undurchlässiges Salz liegen und die Subrosionsrategering ist. Die vorgeschlagene Ergänzung ist daher zu streichen oder wenigstensunmissverständlich zu präzisieren.
Im Übrigen ist die Handhabung der vorgeschlagenen Ergänzung grundsätzlich schwierig,
da sie bei einem Nachweiszeitraum von 1 Mio. Jahre an die Grenzen der
Prognostizierbarkeit der hydraulischen Bedingungen außerhalb und insbesondere oberhalb
des ewG stößt.
Der hydraulische Widerstand der leitenden Schicht zwischen Potenzialanschluss und
Endlagerposition sollte groß sein, d. h. die Transportlänge sollte groß und die
Gebirgsdurchlässigkeit klein sein.
Indikator b (in Ergänzung zu AkEnd 2002)
Hydraulische Drücke im einschlusswirksamen Gebirgsbereich bzw. Wirtsgesteinskörper, die
auffällig von der zu erwartenden hydrostatischen Druckverteilung abweichen, und / oder deutliche
Druckunterschiede zu benachbarten Grundwasser (gering) leitenden Gesteinskörpern
aufweisen, können ein Hinweis auf die günstige hydraulische Barrierewirkung und damit geringe
Gebirgsdurchlässigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs bzw. Wirtsgesteinskörpers sein.
Das gilt dann, wenn gezeigt werden kann, dass die aktuell und in der jüngeren geologischen
Vergangenheit bestehenden hydraulischen Verhältnisse (hydraulische Eigenschaften der
Gesteinskörper, Potenzialdifferenzen) nicht ausgereicht haben, um in fernerer geologischer
Vergangenheit verursachten anomalen Druckunterschiede abzubauen. Voraussetzung für eine
solche Interpretation ist aber, dass die die Auffälligkeiten für den für die gesamte geforderte Fläche
Kommentiert [Oline78]: ID 1105
39
des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs gelten und die Ursachen dafür plausibel abgeleitet
werden können.
Zugehöriges Kriterium
Die hydraulischen Drücke im einschlusswirksamen Gebirgsbereich bzw. generell im gering
durchlässigem Wirtsgestein sollten von den auf Grund der Tiefenlage des einschlusswirksamen
Gebirgsbereich zu erwartenden hydrostatischen Drücken bzw. von den in unter- bzw.
überlagernden möglichen Potenzialbringern herrschenden Drücken deutlich und plausibel
erklärbar abweichen.
Tabelle 5-6: Günstige Konfiguration der Gesteinskörper: Ersatzweise anwendbare
Indikatoren bei fehlenden Informationen zur Abstandsgeschwindigkeit
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Anschluss an hohes
Potenzial (Indikator a)Vorhandensein vonGesteinskörpern mithydraulischenEigenschaften undhydraulischem Potenzial,die die Induzierung bzw.Verstärkung derGrundwasserbewegungdurch deneinschlusswirksamenGebirgsbereichermöglichen können. 8
keineGrundwasser-
leiter alsmöglichePotenzial-bringer in
unmittelbarerNachbarschaft
zumWirtsgestein /einschluss-wirksamenGebirgs-bereich
vorhanden
Grundwasser-leiter in Nach-barschaft zumWirtsgestein /einschluss-wirksamenGebirgs-bereich
vorhanden,jedoch ohne
erhöhtesPotenzial
Grundwasser-leiter in Nach-barschaft zumWirtsgestein /einschluss-wirksamen
Gebirgsbereichvorhanden
Hydraulische Drücke
(Indikator b)
Abweichung von
hydrostatischen
Erwartungswerten und/oder
benachbarten
Potenzialbringern
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.2
Die seitens AkEnd angegebenen Zahlenwerte lassen sich in Abhängigkeit von der vorhandenen
8 Das Vorhandensein von Gesteinskörpern mit erhöhtem hydraulischem Potenzial ist ein abwägungsrelevanterSachverhalt. Der spezifische hydraulische Gradient ist jedoch eher eine fragwürdige Beurteilungsgröße. Der inAKEND 2002 für frühe Verfahrensphasen vorgeschlagene Indikator "Anschluss von Schichten…" (oder ein ähnlicherAnsatz) ist möglicherweise besser geeignet und wurde in veränderter Form beibehalten. Soweit entsprechendeInformationen vorliegen sollte statt des hydraulischen Gradienten selbst die unter Verwendung der rechnerischAbstandsgeschwindigkeit durch den eischlusswirksamen Gebirgsbereich bzw. den Wirtsgesteinskörper (≤ 1 mm/a) benutzt werden. Das gilt auch für die hier mit Vorbehalt ersatzweise eingeführte Größe Abstandsgeschwindigkeit, diegewählt wurde, um Parametergleichheit mit dem Kriterium Grundwasserströmung herzustellen.
40
Barrieremächtigkeit wie folgt zusammenfassen (Auszug aus der Tabelle auf Seite 108 [1]):
Die Zahlenwerte zur Barrierenmächtigkeit beruhen auf Angaben aus [1], Tabelle 4.6, unter Ansatz
des Darcy-Gesetzes und der Berechnung der Abstandsgeschwindigkeit. Hieraus ergibt sich eine
Fließstrecke im Nachweiszeitraum von einer Million Jahre, welche der geforderten
Barrierenmächtigkeit entspricht. Formal ist das Vorgehen richtig, in der Realität jedoch sind die
Gradienten über sehr geringdurchlässige Gesteinsschichten deutlich höher (Faktor 10)
anzusetzen.
Zur Anforderung an die Barrierenmächtigkeit scheinen die Zahlenwerte einleuchtend zu sein (je
mächtiger, umso besser), deren quantifizierte Ableitung hat jedoch auch Schwächen. In der
Tabelle wird das Kriterium des spezifischen hydraulischen Gradienten (bei vorgegebener
Gebirgsdurchlässigkeit und effektiver Porosität) quantifiziert. Aus Sicht der ESK könnte ein
solches Vorgehen auch kontraproduktiv sein. Dichte Gesteinspakete weisen ein höheres
Potenzial auf als durchlässige (vgl. [1], Abbildung 4.8). Die Anforderung nach einem Gestein des
ewG mit geringer hydraulischer Leitfähigkeit und einem geringen Potenzial erscheint unnötig. Soll
das Kriterium erhalten werden, könnte dieser Aspekt auch unter dem Ausschlusskriterium
"Gebirgsdurchlässigkeit" zugeschlagen werden, ohne Zahlenwerte vorzugeben (da die
Durchlässigkeiten, hydraulischen Gradienten, Kluftdurchlässigkeiten und Klufthäufigkeiten
einander bezüglich Stofftransport gegenseitig beeinflussen).
Weiter wird in der Tabelle die Teufe der oberen Begrenzung des erforderlichen
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs quantifiziert. Nach heutigen Erkenntnissen würden die
Teufen je nach Regionen und Wirtsgesteinen angepasst werden. Der vom AkEnd eingesetzte
Wert von 500 m orientierte sich an der Möglichkeit von externen Eingriffen in das System
(aufgrund der durch flächige (fluviatile) Erosion oder glazialen Tiefenschurf bestimmten minimalen
Tiefe) einerseits und an der maximalen Tiefe andererseits. Nach heutigem Kenntnisstand muss
in Norddeutschland über eine Million Jahre mit mehrfacher Eisüberfahrung und damit verknüpfter
glazialer Tiefenwirkung von 300 bis 500 m gerechnet werden.
Bezüglich der „flächenhaften Ausdehnung bei gegebener Mächtigkeit“ ist zu diskutieren, ob die
seitens AkEnd angesetzten Mindestausdehnungen heutzutage angesichts der aktuellen
Abfallmengen und der angedachten Möglichkeit eines Standortes mit mehreren separaten
Lagerteilen für die neben den Wärme entwickelnden radioaktiven Abfällen zusätzlich
einzulagernden Abfälle noch zutreffend sind. Außerdem ist abzuklären, inwieweit sich der
Flächenbedarf dadurch ändert, dass in einem Endlager, das neben den Wärme entwickelnden
41
radioaktiven Abfällen auch radioaktive Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung (nicht
Konrad-gängige Abfälle, aus der Schachtanlage Asse II rückzuholende Abfälle, Urantails etc.)
aufnimmt, zwingend eine ausreichende räumliche Trennung der Einlagerbereiche vorzusehen ist.
5.1.3. Anforderung 3: Gute räumliche Charakterisierbarkeit
Die zuverlässige räumliche Charakterisierung der wesentlichen direkt oder indirekt für den
Einschluss der Abfälle zuständigen geologischen Barrieren, insbesondere des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs bzw. des Wirtsgesteinskörpers, ist Voraussetzung für belastbare
Abwägungsentscheidungen im Rahmen des Auswahlverfahrens sowie für zuverlässige spätere
Sicherheitsbewertungen.
Die räumliche Charakterisierbarkeit beruht auf der Ermittelbarkeit der relevanten Gesteinstypen
und ihrer Eigenschaften und der Übertragbarkeit dieser Eigenschaften durch Extrapolation bzw.
Interpolation. Beide hängen maßgeblich von Entstehungsbedingungen der Gesteinstypen oder / und
ihrer späteren Überprägung ab.
Zugehörige Kriterien
Ermittelbarkeit
Die charakteristischen Eigenschaften der den einschlusswirksamen Gebirgsbereich bzw. den
Wirtsgesteinskörper9 aufbauenden Gesteinstypen sollten eine geringe Variationsbreite
aufweisen und räumlich möglichst gleichmäßig verteilt sein.
Bei tektonisch überprägten geologischen Einheiten sollte die Überprägung möglichst
gering sein. Das Ausmaß der Überprägung wird abgeleitet aus den Lagerungsverhältnissen unter
Berücksichtigung von Bruch- und Faltentektonik. Salzstrukturen sollten möglichst großräumige
Verfaltungen der Schichten mit unterschiedlichen mechanischen und hydraulischen
Eigenschaften aufweisen.
Das Land Schleswig-Holstein hat bezüglich der Komplexität der Strukturen folgenden
Ergänzungsvorschlag für den zweiten Spiegelstrich eingebracht:
Vorschlag des Landes Schleswig Holstein (Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt
und Ländliche Räume), (per Email, 21.12.2015)
Bei tektonisch überprägten geologischen Einheiten sollte die Überprägung möglichst gering
sein. Das Ausmaß der Überprägung wird abgeleitet aus den Lagerungsverhältnissen unter
Berücksichtigung von Bruch- und Faltentektonik. Salzstrukturen sollten möglichst
großräumige Verfaltungen der Schichten mit unterschiedlichen mechanischen und
hydraulischen Eigenschaften aufweisen. Strukturen, die aufgrund ihrer Komplexität mit den
9
Herr Dr. Appel, 27.01.2016
(als Fußnote)
Bei der Endlagerung hoch radioaktiver Abfälle in Salzstöcken des norddeutschen Tieflands wird das Wirtsgestein
vom "Hauptsalz" der Staßfurt-Folge gebildet.
42
verfügbaren Untersuchungsmethoden nicht mit hinreichender Zuverlässigkeit ermittelbar
sind, werden ausgeschlossen.
Herr Dr. Fischer (K.-Drs. /AG3-77 vom 08.01.2016)
Ohne Hervorhebung und Erläuterung wurde in K-Drs./AG3-46, welche Grundlage für dievorliegende Unterlage ist, vom Autor das vom AkEnd formulierte Kriterium
"Die Gesteinstypen und ihre charakteristischen Eigenschaften sollen innerhalb deseinschlusswirksamen Gebirgsbereichs räumlich gleichmäßig verteilt sein"
umgewandelt in:
"Die charakteristischen Eigenschaften der den einschlusswirksamen Gebirgsbereich bzw.den Wirtsgesteinskörper aufbauenden Gesteinstypen sollen eine geringe Variationsbreiteaufweisen und räumlich möglichst gleichmäßig verteilt sein."
Es sollte die AkEnd-Formulierung übernommen werden, da der Autorenvorschlag zu
Irritationen bei der Bewertung von Salzstöcken führen kann, die aus verfalteten
Schichtfolgen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften bestehen können. Der ewG wird
aber in besonders gut geeigneten Salzstöcken in sehr homogenem Salz, z.B. im Hauptsalz
der Staßfurtfolge, ausgewiesen, das sich durch ein hohes Einschlussvermögen
auszeichnet. Die gleichen Maßstäbe für ewG und Wirtsgestein festzulegen, ist daher nicht
sinnvoll.
Übertragbarkeit
Günstige Verhältnisse sind dadurch gekennzeichnet, dass die Gesteine des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs bzw. des Wirtsgesteinskörpers großräumig einheitlich
oder sehr ähnlich ausgebildet sind.
Im Hinblick auf die Einheitlichkeit der Gesteinsausbildung bestehen zwischen den verschiedenen
genetischen Gesteinsgruppen (Sedimentgesteine, magmatische Gesteine und metamorphe
Gesteine) deutliche Unterschiede. Zu ihrer genaueren Bewertung bedarf es daher
unterschiedlicher Bewertungsmaßstäbe. Deren abschließende Spezifizierung ist erst nach
Kenntnis des Gesteinstyps des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs und gegebenenfalls des
Wirtsgesteins möglich. Insofern ist die Festlegung der Wertungsgruppen für Sedimentgesteine
und metamorphe Gesteine auf Basis des Fazies-Begriffs vorläufig.
Tabelle 5-7: Gute räumliche Charakterisierbarkeit: Eigenschaften, Bewertungsgrößen
bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der Kriterien
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Ermittelbarkeit derGesteinstypen und ihrer
Variationsbreite derEigenschaften der
gering deutlich, aberbekannt bzw.
erheblichund/oder nicht
Kommentiert [Oline79]: ID 1115, 1116
43
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums [Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
charakteristischenEigenschaften imeinschlusswirksamenGebirgsbereich /Wirtsgesteinskörper
Gesteinstypen imeinschlusswirksamenGebirgsbereich /Wirtsgesteinskörper
zuverlässigerhebbar
zuverlässigerhebbar
Räumliche Verteilung derGesteinstypen im ein-schlusswirksamen Ge-birgsbereich / Wirtsge-steinskörper und ihrerEigenschaften
gleichmäßig kontinuierli-che, bekannte
räumlicheVeränderun-
gen
diskontinuier-liche, nicht
ausreichendgenau vor-hersagbareräumliche
Verän-derungen
Ausmaß der tektonischenÜberprägung dergeologischen Einheit
weitgehendungestört
(Störungen imAbstand > 3
km vom Randdes ewG),
flacheLagerung
wenig gestört(weitständigeStörungen,
Abstand 100m bis 3 kmvom Randdes ewG),Flexuren
gestört (eng-ständig zer-
blockt, Abstand< 100 m),gefaltet
für Salzstrukturen(Salzstöcke) gilt:
große ovaleSalzstruk-
turen
kleine rundlichebzw. schmale
gestreckteSalzstrukturen
Übertragbarkeit derEigenschaften imeinschlusswirksamenGebirgsbereich
Gesteinsausbildung(Gesteinsfazies)
Faziesregional
einheitlich
Fazies nachbekanntem
Musterwechselnd
Fazies nachnicht
bekanntemMuster
wechselnd
Das Land Schleswig-Holstein hat bezüglich der Tabelle 5-7 folgenden Änderungsvorschlag
eingebracht:
Vorschlag des Landes Schleswig Holstein (Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt
und Ländliche Räume) (per E-Mail 21.12.2015)
Tabelle 5-7 neu: Gute räumliche Charakterisierbarkeit: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der Kriterien
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße
bzw. Indikator des
Kriteriums
[Dimension]
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Ermittelbarkeit derGesteinstypen und ihrercharakteristischenEigenschaften imeinschlusswirksamen
Variationsbreite derEigenschaften derGesteinstypen imeinschlusswirksamen
gering deutlich, aberbekannt bzw.zuverlässigerhebbar
erheblichund/oderweniger
zuverlässigerhebbar
Kommentiert [Oline80]: ID1024
44
Gebirgsbereich /Wirtsgesteinskörper
Gebirgsbereich /Wirtsgesteinskörper
Räumliche Verteilungder Gesteinstypen imein-schlusswirksamenGe-birgsbereich /Wirtsge-steinskörperund ihrerEigenschaften
gleichmäßig kontinuierli-che,
vorherseh-bare
räumlicheVeränderun-
gen
diskontinuier-liche, weniger
genau vor-hersagbareräumliche
Verän-derungen
Ausmaß dertektonischenÜberprägung dergeologischen Einheit
weitgehendungestört
(Störungenim Abstand> 3 km vomRand des
ewG), flacheLagerung
wenig gestört(weitständigeStörungen,
Abstand 100m bis 3 kmvom Randdes ewG),Flexuren
gestört (eng-ständig zer-
blockt,Abstand < 100
m), gefaltet
für Salzstrukturen(Salzstöcke) gilt:*:auf Grundlage derErgebnisse d. Proj.INSPEE nicht haltbar
große ovaleSalzstruk-
turen
kleinerundliche bzw.
schmalegestreckte
Salzstrukturen
Übertragbarkeit derEigenschaften imeinschlusswirksamenGebirgsbereich
Gesteinsausbildung(Gesteinsfazies)
Faziesregional
einheitlich
Fazies nachbekanntem
Musterwechselnd
Fazies nachnicht
bekanntemMuster
wechselnd
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.3
Der AkEnd fordert eine hohe Zuverlässigkeit bei der Sicherheitsbewertung, eine große
Planungssicherheit für das Endlagerbergwerk und geringen Erkundungsaufwand.
Die ESK begrüßt das durch den AkEnd formulierte Abwägungskriterium. Die letzten Jahrzehnte
haben insbesondere auf dem Gebiet der seismischen Charakterisierbarkeit aufgrund verbesserter
Methoden in der Datenauswertung erhebliche Fortschritte gemacht.
Das seitens AkEnd vorgebrachte Argument des „geringen Erkundungsaufwandes“ sollte aus Sicht
der ESK nur mit Bedacht verwendet werden. Wenn ein geringer Erkundungsaufwand bedeutet,
dass auch die Auswertung der Daten einfach ist und die Interpretationsmöglichkeiten der Daten
beschränkt sind, ist dies zu begrüßen.
Bei der räumlichen Charakterisierbarkeit besteht die Abwägung zwischen dem
Informationsgewinn einerseits und der dabei erfolgenden Schädigung des geologischen
Untergrundes andererseits. Bei geophysikalischen Methoden muss nur in sehr beschränktem
Rahmen (Aufzeitbohrungen, Kalibrationsbohrungen) mit einer Schädigung des Untergrundes
gerechnet werden.
Der AkEnd hatte zur Beschreibung des Abwägungskriteriums Unterkriterien formuliert (vgl. [1],
Kapitel 4.1.4.4):
45
a) die Ermittelbarkeit der Gesteinstypen im einschlusswirksamen Gebirgsbereich (darunter dieräumliche Verteilung der Eigenschaften der Gesteine des einschlusswirksamen Gebirgsbereichsund das Ausmaß der tektonischen Überprägung der geologischen Einheit) und
b) die Übertragbarkeit der Eigenschaften im einschlusswirksamen Gebirgsbereich.
Aus Sicht der ESK könnte das Abwägungskriterium noch schärfer gefasst werden, in dem es
begrifflich durch „Variabilität der Gesteinseigenschaften im Hinblick auf ihre Charakterisierbarkeit“
ersetzt wird. Für dieses Kriterium ließe sich in Anlehnung an das Vorgehen des AkEnd
formulieren:
Kriterium: Die den ewG bzw. die Wirtsgesteinsformation charakterisierenden Gesteinstypen und
ihre sicherheitsrelevanten Eigenschaften sollten räumlich möglichst homogen verteilt sein.
Abwägung: Räumliche Verteilung der Gesteinstypen und die Variabilität ihrer charakteristischen
Eigenschaften des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs:
5.1.4. Anforderung 4: Gute Prognostizierbarkeit der langfristigen Stabilität dergünstigen Verhältnisse
Bei der Beurteilung günstiger geologischer Gesamtsituationen genügt es nicht, die aktuellen
Verhältnisse zu ermitteln und räumlich zu charakterisieren; vielmehr müssen zur Identifizierung und
Einschätzung sicherheitsrelevanter Langzeitveränderungen auch verlässliche Voraussagen über
die zukünftige Entwicklung der geologischen Verhältnisse möglich sein. Die Anforderung der guten
Prognostizierbarkeit ist daher eine wesentliche Voraussetzung für den Nachweis der langfristigen
Stabilität der günstigen geologischen Verhältnisse. Sie bezieht sich auf das gesamte
Endlagersystem. Sie gilt also nicht nur bei Einzelkriterien, sondern übergreifend bei der Gesamtheit
der geowissenschaftlichen Kriterien.
Prognosen über den geforderten Isolationszeitraum von ungefähr einer Million Jahren erfordern eine
rückblickende Betrachtung über weit mehr als eine Million Jahre. Im Hinblick auf Prognostizierbarkeit
günstig sind geologische Gesamtsituationen, deren Entwicklungsgeschichte sich über lange
Zeiträume zurückverfolgen lässt und bei denen insbesondere keine wesentliche Veränderung der
sicherheitsrelevanten Merkmale „Mächtigkeit“, „Ausdehnung“ und „Gebirgsdurchlässigkeit“ des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs zu verzeichnen ist.
Zugehöriges Kriterium
Die für die langfriste Stabilität der günstigen Verhältnisse wichtigen sicherheitlichen
Merkmale, insbesondere "Mächtigkeit", flächenhafte bzw. räumliche "Ausdehnung" und
"Gebirgsdurchlässigkeit" des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs, sollten sich seit
einigen Millionen Jahren nicht wesentlich verändert haben.
Gelöscht: in der Größenordnung von
Kommentiert [Oline81]: ID 1117
46
47
Tabelle 5-8: Gute Prognostizierbarkeit der langfristigen Stabilität: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen der
Kriterien
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Langfristige Stabilität dergünstigen Verhältnisse
Veränderung der wesent-lichen sicherheitstragendenMerkmale:
„Mächtigkeit“ deseinschlusswirksamenGebirgsbereichs
keinewesentliche
Veränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber einen
Zeitraum > 10Mio. Jahre
keinewesentlicheVeränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber den
Zeitraum von 1bis 10 Mio.
Jahre
keinewesentlicheVeränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber einen
Zeitraum bis 1Mio. Jahre
Veränderung der wesent-lichen sicherheitstragendenMerkmale: „Ausdehnung“des einschlusswirksamenGebirgsbereichs
keinewesentliche
Veränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber einen
Zeitraum > 10Mio. Jahre
keinewesentlicheVeränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber den
Zeitraum von 1bis 10 Mio.
Jahre
keinewesentlicheVeränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber einen
Zeitraum bis 1Mio. Jahre
Veränderung der wesent-lichen sicherheitstragendenMerkmale, hier:„Gebirgsdurchlässigkeit“des einschlusswirksamenGebirgsbereichs
keinewesentliche
Veränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber einen
Zeitraum > 10Mio. Jahre
keinewesentlicheVeränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber den
Zeitraum von 1bis 10 Mio.
Jahre
keinewesentlicheVeränderungder Betrach-tungsmerk-male in der
Vergangenheitüber einen
Zeitraum bis 1Mio. Jahre
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.4
Der AkEnd fordert eine hohe Zuverlässigkeit bei der Sicherheitsbewertung für lange Zeiträume,
eine gute Begründbarkeit der Szenarien zur Schadstofffreisetzung und -ausbreitung und
Reduzierungsmöglichkeiten bei den Unsicherheiten.
Die ESK ist mit diesem Abwägungskriterium einverstanden. Auch hier lässt sich aus Sicht der
ESK jedoch eine Präzisierung vornehmen: Der AkEnd listet drei sicherheitsrelevante „Merkmale“
auf, die Mächtigkeit, Ausdehnung und Gebirgsdurchlässigkeit des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs. Alternativ zu dieser scheinbar abschließenden Auflistung schlägt die ESK eine
allgemeinere Formulierung vor, die sowohl auf die Beständigkeit der relevanten
48
sicherheitstechnischen Merkmale als auch auf die Prognostizierbarkeit der Veränderung der
sicherheitsrelevanten Merkmale abhebt:
Kriterium: Die wesentlichen sicherheitsrelevanten Merkmale des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs sollten sich seit einigen Millionen Jahren nicht wesentlich verändert haben.
Abwägung: Veränderung der wesentlichen sicherheitsrelevanten Merkmale des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs:
49
5.2. Gewichtungsgruppe 2: Absicherung des Isolationsvermögens
5.2.1. Anforderung 5: Günstige gebirgsmechanische Voraussetzungen
Die mit der Forderung nach günstigen gebirgsmechanischen Voraussetzungen verbundene
Zielsetzung besteht aus geotechnischer bzw. gebirgsmechanischer Sicht darin, im anstehenden
Gebirge ein standsicheres Grubengebäude mit Infrastrukturgrubenbauen und
Endlagerungshohlräumen ohne nachhaltige Schädigung des umgebenden Gebirges (Rissbildung)
sowie mit möglichst geringem Aufwand an technischen Sicherungsmitteln (kein tragender Ausbau)
für die jeweilig vorgesehene Betriebszeit auslegen zu können.
Darüber hinaus sollten durch anthropogene Einwirkungen in der Betriebszeit und in der
Nachbetriebszeit keine für den Erhalt der Barrierenintegrität nachteiligen mechanischen,
thermischen oder hydraulischen Prozesse induziert werden (z. B. mechanisch oder thermisch
bedingte Rissbildungen, Fluidströmungen). Insbesondere sollen geotechnische Barrieren, wie z.
B. Streckendammbauwerken oder Schachtverschlussbauwerke, später entsprechend dem
jeweiligen Stilllegungskonzept funktionsfähig so hergestellt werden können, dass die
Langzeitsicherheit gewährleistet ist
Daher ist eine geomechanische Situation anzustreben, bei der im Lauf der Zeit die Folgewirkungen
des anthropogenen Eingriffs (Schacht- und Streckenauffahrung) in das Gebirge mit Entfestigung
und Auflockerung des Gesteinsgefüges und Ausbildung von Sekundärpermeabilitäten in der Bau-
und Betriebszeit möglichst gering sind und darüber hinaus im Bereich von geotechnischen Barrieren
längerfristig nach der Stilllegung wieder vermindert und schließlich bei jederzeitigem Erhalt der
Barrierenintegrität eliminiert werden. Für die Ableitung von Beurteilungsgrößen bzw. Indikatoren zur
Überprüfung der Einhaltung der Forderung nach günstigen gebirgsmechanischen Voraussetzungen
werden zunächst Sachverhalte identifiziert, die eine im Sinne eines sicheren Einschlusses günstige
Situation charakterisieren und zur Identifizierung der entsprechenden Gebirgsverhältnisse
herangezogen werden können:
Über eine Kontursicherung hinausgehend sollte kein tragender Ausbau erforderlich sein, um mit
der Eigentragfähigkeit des Gebirges zusammen standsichere Grubenbaue zu erhalten.
In den geologischen Barrieren sollten durch die Auffahrung des Endlagers und den Ausbau keine
die Langzeitsicherheit beeinträchtigenden Sekundärpermeabilitäten erzeugt werden
Die Funktionstüchtigkeit von geotechnischen Barrieren (z. B. Querschnittsabdichtungen) sollte
durch konturnahe Gebirgsentfestigung nicht über ein unvermeidbares Maß hinaus herabgesetzt
werden
Ausgehend von diesen Sachverhalten10 werden zwei Indikatoren für das Vorliegen von in diesem
Sinne günstigen geomechanischen Verhältnissen formuliert, auf die die unten genannten Kriterien
ausgerichtet sind:
Indikator 1
Das Gebirge wirkt geomechanisch als Haupttragelement.
Das Gebirge wird als Haupttragelement angesehen, wenn von ihm die Beanspruchung aus
Auffahrung und Betrieb ohne planmäßigen tragenden Ausbau bei verträglichen Deformationen
10 Die Option, die Probleme größerer Tiefe (massiver Ausbau und mögliche Folgen für Langzeitsicherheit) zugunstengrößerer Einlagerungstiefe in Kauf zu nehmen, wurde vom AkEnd nicht betrachtet.
Kommentiert [Oline82]: ID 1121
Kommentiert [Oline83]: ID 1128
Kommentiert [Oline84]: ID 1022
Kommentiert [Oline85]: ID 1123, 1125 (1127)
Kommentiert [Oline86]: ID 1129
Kommentiert [Oline87]: ID 1127
50
aufgenommen werden kann (abgesehen von einer Kontursicherung, z. B. sehr wenig Anker -
Maschendraht).
Indikator 2
Es liegt keine mechanisch bedingte Sekundärpermeabilität außerhalb einer (unvermeidbaren)
konturnah entfestigten Auflockerungszone vor.
Außerhalb einer konturnahen Auflockerungszone sind Sekundärpermeabilitäten ohne erhebliche
Eingriffe in das Gebirge nicht detektierbar und bedingen daher zusätzliche, aber bei entsprechender
Planung grundsätzlich vermeidbare Unsicherheiten in späteren Sicherheitsbetrachtungen. Die
Prognostizierbarkeit der geohydraulischen Situation im barrierewirksamen Teil des Gebirges wird
dadurch herabgesetzt.
Bei der planmäßigen Beschränkung der Gebirgsentfestigung und Gebirgsauflockerung auf
konturnahe Bereiche ist die intakte geologische Barriere in ihrer räumlichen Ausdehnung zumindest
für den Ist-Zustand eindeutig charakterisierbar (durch Berechnungen) und exemplarisch belegbar
(durch Felduntersuchungen).
Eine über den Konturbereich hinausgehende Gebirgsentfestigung muss durch entsprechende
Endlagerplanung zwingend vermieden werden.
Zugehöriges Kriterium
Die Neigung zur Ausbildung mechanisch induzierter Sekundärpermeabilitäten im
Wirtsgestein / im einschlusswirksamen Gebirgsbereich außerhalb einer konturnahen
entfestigten Auflockerungszone um die Endlagerhohlräume sollte möglichst gering sein.
Das Vorgehen bei der Kriterienentwicklung und die Herleitung der Beurteilungsmaßstäbe wird in
AkEnd (2002) bzw. in den dort zugrunde gelegten Arbeiten (s.a. K-MAT 12-20 und K-MAT 12-21)11
ausführlich beschrieben. Danach besteht bei Berücksichtigung bestimmter gebirgsartbezogener
Vorgaben ein Zusammenhang zwischen Teufenlage eines Grubenbaus und der Gebirgsfestigkeit,
die zur Beurteilung der Neigung zur Ausbildung von Sekundärpermeabilitäten genutzt werden kann.
Bei der Anwendung des Abwägungskriteriums wird zwischen Gesteinen mit elastisch-sprödem und
elastisch-gering plastischem / gering kriechfähigem Materialverhalten einerseits und Gesteinen mit
ausgeprägtem Kriechverhalten andererseits unterschieden (s. Abbildung 5-4 u. Abbildung 5-5).
11 Alle: Prof. Lux, TU Clausthal, s. K-MAT 12: Dem AkEnd zugrunde liegende Unterlagen
Kommentiert [Oline88]: ID 1126
Kommentiert [Oline89]:
Gelöscht: Abbildung 5-4
Gelöscht: Abbildung 5-5
51
Abbildung 5-4: Maximal mögliche Endlagerteufe in Abhängigkeit von der
Gebirgsdruckfestigkeit für Festgesteine mit nicht bis gering
kriechfähigem (duktilem) Materialverhalten [nach LUX 200212]
Quelle: nach Lux 2002
12 s. K-MAT 12-21:Lux 2002: Entwicklung und Fundierung der Anforderung „Günstige gebirgsmechanischeVoraussetzungen“, Teil B: Weiterführende laborative und rechnerische Untersuchungen, TU Clausthal, Dezember2002
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
10 100
Teu
fe(Z
)[m
]
Gebirgsdruckfestigkeit (s1D ) [MPa]
bedingtgünstig
wenigergünstig
günstig
nicht bis geringkriechfähigeGesteine
Geomechanische Kriterien:- begrenzte Konturbruchzone- begrenzte Dilatanzzone- begrenzte inelastischeVerzerrung- begrenzte Konvergenz
s1D: Gebirgsdruckfestigkeit, MPac: Kohäsion, MPaj: Winkel der inneren Reibung
20 30 40 50 60 70 80 90
52
Abbildung 5-5: Maximal mögliche Endlagerteufe in Abhängigkeit von der
Gebirgsdruckfestigkeit für Festgesteine mit ausgeprägt kriechfähigem
(duktilem) Materialverhalten [nach LUX 200213]
Quelle: nach Lux 2002
13 s. K-MAT 12-21:Lux 2002: Entwicklung und Fundierung der Anforderung „Günstige gebirgsmechanischeVoraussetzungen“, Teil B: Weiterführende laborative und rechnerische Untersuchungen, TU Clausthal, Dezember2002
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Teu
fe(Z
)[m
]
Gebirgsdruckfestigkeit (s1D) [MPa]
bedingtgünstig
wenigergünstig
günstig
ausgeprägtkriechfähigeGesteine
s1D: Gebirgsdruckfestigkeit, MPac: Kohäsion, MPaj: Winkel der inneren Reibung
Geomechanische Kriterien:- begrenzte Konturbruchzone,max. 0,5 m- begrenzte Dilatanzzone,max. 3,0 m
53
Tabelle 5-9: Günstige gebirgsmechanische Voraussetzungen: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des
Kriteriums
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Neigung zu mechanischbedingten Sekundär-permeabilitäten außerhalbeiner konturnahenentfestigtenAuflockerungszone14
Zulässige Teufenlage inAbhängigkeit von derrepräsentativen Gebirgs-druckfestigkeit, zuentnehmen demLagebezug derEndlagerteufe zur Kurve fürdie maximal mögliche Teufein Abhängigkeit von derGebirgsdruckfestig-keit:
Abbildung 5-4:Festgesteine mit nicht bzw.gering kriechfähigemMaterialverhalten;
Abbildung 5-5:Festgesteine mitausgeprägt kriechfähigemMaterialverhalten
Die zu be-wertende
Teufe liegtunterhalb derKurve für die
maximalmöglicheTeufe in
Abhängigkeitvon der Ge-birgsdruck-festigkeit.
Die zu be-wertende
Teufe liegtmäßig (< 10%) oberhalbder Kurve fürdie maximal
möglicheTeufe in
Abhängigkeitvon der Ge-birgsdruck-festigkeit.
Die zu be-wertende
Teufe liegtdeutlich (> 10%) oberhalbder Kurve fürdie maximal
möglicheTeufe in
Abhängigkeitvon der Ge-birgsdruck-festigkeit.
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.5
Der AkEnd fordert eine Minimierung von Schädigungen der Barrierensysteme durch Bau und
Betrieb des Endlagerbergwerks.
Die ESK ist mit dem Abwägungskriterium einverstanden. Die natürlichen Barrieren werden
aufgrund ihrer Eigenschaften gewählt und eine einmal getroffene Wahl kann nicht geändert
werden. Bei den technischen Barrieren kann das Design gegebenenfalls nachträglich an neuere
Erkenntnisse bzw. technische Entwicklungen oder vorgefundene Verhältnisse angepasst werden.
In diesem Sinne gilt das Kriterium besonders für Schädigungen der geologischen Barriere. Dabei
ist auch der Einfluss der beim Auffahren verwendeten Techniken zu berücksichtigen und
gegebenenfalls technische Alternativen beim Ausbruch und dem Ausbau der Untertagebauten zu
betrachten und hinsichtlich deren Auswirkungen auf die Langzeitsicherheit zu prüfen.
14 Das Kriterium steht in engem Zusammenhang mit den unter Anforderung 2 (Konfiguration / Tiefe) diskutiertenProblemen
54
5.2.2. Anforderung 6: Geringe Neigung zur Bildung von Wasserwegsamkeiten inWirtsgesteinskörper / einschlusswirksamem Gebirgsbereich
Schadstofffreisetzung aus dem tiefen geologischen Untergrund in die Biosphäre kann insbesondere
über die Migration fluider Phasen erfolgen, und zwar auf im Gebirge primär bereits vorhandenen
Wegsamkeiten, auf sekundär durch den anthropogenen Eingriff (Bau und Betrieb des Endlagers)
bedingten Wegsamkeiten oder auf durch zukünftige geogene Einwirkungen induzierten
Wegsamkeiten.
Eine günstige geologische Gesamtsituation ist daher u. a. dann gegeben, wenn der
einschlusswirksame Gebirgsbereich grundsätzlich eine nur geringe Neigung zur Ausbildung von
Wegsamkeiten aufweist.
Mechanismen für die Ausbildung von Wegsamkeiten können Gefügeauflockerungen infolge
thermomechanischer Beanspruchung (Rissaufweitungen, Rissbildungen) und selektiver Auflösung
von Gesteinspartien infolge Einwirkung lösungsfähiger Wässer (geochemisch reaktives Milieu im
Rissbereich) sein. Hier bleibt die Kriterienentwicklung auf den Mechanismus mechanisch bedingter
Rissaufweitung / Rissbildung beschränkt. Die selektive Auflösung von Gesteinspartien infolge
Einwirkung lösungsfähiger Wässer (geochemisch reaktives Milieu im Rissbereich) wird hier nicht
betrachtet.
Zur weiteren Spezifizierung dieser Anforderung erscheint es plausibel, davon auszugehen, dass
sowohl grundsätzliche Gesteinseigenschaften als auch die Relation zwischen schädigungsfreier
Gesteinsbeanspruchbarkeit und vorhandener bzw. zu erwartender Gesteinsbeanspruchung in
Betracht zu ziehen sind. Ausgangspunkt für die weiteren Betrachtungen ist der Ansatz, dass auch
in derzeit gering permeablen bis impermeablen Gebirgsformationen zusätzliche Risssysteme
entstehen können und zwar dann, wenn unter der Einwirkung zukünftiger geogener oder
anthropogener Beanspruchungen
die Gesteine nicht hinreichend tragfähig sind, um die aufgeprägten Beanspruchungen ohne
Überschreitung der Zug- sowie Dilatanz- bzw. Bruchfestigkeit aufzunehmen,
die Gesteine kein hinreichendes Spannungsrelaxationsvermögen aufweisen, um bruchlos durch
einen deformationsbegleiteten Spannungsumlagerungsprozess mit Beanspruchungsabbau die
äußeren Lasten aufzunehmen,
die Gesteine trotz eines ausgeprägt plastisch-viskosen Verhaltens beanspruchungs- und
deformationsbedingt Gefügeauflockerungen und Gefügeentfestigungen erfahren.
In allen diesen Fällen reagieren die Gesteine auf die äußeren Lasten mit der Ausbildung von neuen
bzw. der Weiterentwicklung von schon bestehenden Fissuren (Mikro- bis Makrorissen). Diese
Sekundärrisse führen dann auch bei einem primär gering permeablen bzw. impermeablen Gestein
nach einer hinreichenden Vernetzung zur Ausbildung einer möglicherweise unvertretbar großen
Sekundärpermeabilität.
Da die Anforderung „geringe Neigung zur Rissbildung“ nicht unmittelbar in ein an Maß und Zahl
orientiertes und damit einer Abwägung zugängliches Kriterium umgesetzt werden kann, werden
zunächst Eigenschaften abgeleitet, die jeweils einzelne Aspekte dieser zentralen Anforderung
erfassen und für die dann nachfolgend Kriterien formuliert werden können. Vorhandene generelle
Kenntnisse zu Gesteins- und Gebirgseigenschaften unter geotektonischer und endlagerrelevanter
Beanspruchung legen zur näheren Ausformung der Anforderung die thesenartige Formulierung
folgender Sachverhalte als Eigenschaften nahe:
Zugehörige Kriterien
Kommentiert [Oline90]: ID 1136
Kommentiert [Oline91]: 1130 (und/oder?)
Kommentiert [Oline92]: ID 1138, 1139
55
Die Veränderbarkeit der Gebirgsdurchlässigkeit sollte möglichst gering sein. Dazu sollte die
repräsentative Gebirgsdurchlässigkeit des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs gleich der
repräsentativen Gesteinsdurchlässigkeit sein. Dies bedeutet, dass das Gebirge keine bei der
Bestimmung der Gesteinsfestigkeit nicht erfassbare Trennfugen / Klüfte aufweisen darf.
Die Barrierenwirkung der Gebirgsformation gegenüber der Migration von Flüssigkeiten oder
Gasen (unter geogener und auch teilweise anthropogener Beanspruchung) sollte aus
geowissenschaftlicher, geotechnischer oder bergbaulicher Erfahrung ableitbar sein.
Folgende Sachverhalte können zur Einschätzung verwendet werden:
- Rezente Existenz als wasserlösliches Gestein
- Fossile Fluideinschlüsse
- Unterlagernde wasserlösliche Gesteine
- Unterlagernde Vorkommen flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe
- Heranziehung als hydrogeologische Schutzschicht bei Gewinnungsbergwerken
- Aufrechterhaltung der Abdichtungsfunktion auch bei dynamischer Beanspruchung
- Nutzung von Hohlräumen zur behälterlosen Speicherung von gasförmigen und
flüssigen Medien
Das Gestein sollte unter in situ-Bedingungen geogen eine plastisch-viskose Deformationsfähigkeit
ohne Dilatanz aufweisen (Bewertungsgröße: Duktilität des Gesteins).
Risse/Risssysteme im Gestein sollten bei Beanspruchungsinversion (zunehmende isotrope
Beanspruchung und abnehmende deviatorische Beanspruchung) geohydraulisch wirksam
verschlossen werden (Bewertungsgröße: Rückbildung der Sekundärpermeabilität durch
Rissschließung).
Risse/Risssysteme im Gestein sollten nach der Rissschließung geomechanisch wirksam
verheilt sein (Bewertungsgröße: Rückbildung der mechanischen Eigenschaften durch
Rissverheilung).
Kommentiert [Oline93]: ID 1034
Kommentiert [Oline94]: ID 1132, 1133
Kommentiert [Oline95]: ID 1139, 1141, 1142
Kommentiert [Oline96]: ID 1131
56
Tabelle 5-10: Geringe Neigung zur Bildung von Wasserwegsamkeiten: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des
Kriteriums
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Veränderbarkeit dervorhandenenGebirgsdurchlässigkeit
Verhältnis repräsentativeGebirgsdurchlässigkeit /repräsentative Gesteins-durchlässigkeit [Maß ist dieWasserdurchlässigkeit inm/s]
< 10 100 > 100
Erfahrungen über dieBarrierewirksamkeit derGebirgsformationen
Die Gebirgs-formation / der
Gesteinstypwird un-
mittelbar /mittelbar
anhand einesoder mehrererder o.g. Sach-verhalte Er-fahrungsbe-
reiche als ge-ring durchläs-sig bis geo-logisch dichtidentfiziert,auch untergeogener /
technogenerBeanspru-
chung.
Die Gebirgs-formation / derGesteinstyp ist
man-gelsErfah-rungnicht un-
mittelbar / mit-telbar als ge-ring durchläs-sig bis geolo-gisch dicht zu
charakteri-sieren.
Die Gebirgs-formation / derGesteins-typ
wirdunmittelbar/
mittelbaranhand einesErfahrungs-bereichs alsnicht hinrei-
chend geringdurchlässigidentfiziert.
Duktilität des Gesteins (daes keine festgelegtenGrenzen gibt, ab welcherBruchverformung einGestein duktil oder sprödeist, soll dieses Kriterium nurbei einem Vergleich vonStandorten angewandtwerden.)
Duktil /plastisch-
viskos aus-geprägt
spröde-duktilbis elasto-
viskoplastischwenig
ausgeprägt
spröde, linear-elastisch
Rückbildbarkeit vonRissen
Rückbildung der Sekundär-permeabilität durchRissschließung
Die Riss-schließungerfolgt auf-
grund duk-tilenMate-
rialverhaltensunter Aus-gleich von
Oberflächen-rauhigkeitenim Grundsatzvollständig.
Die Riss-schließung
erfolgt durchmechanischeRissweiten-
verringerung inVerbindung mit
sekundärenMechanis-men, z. B.Quelldefor-mationen.
Die Riss-schließung
erfolgt nur inbeschränktem
Maße (z. B.bei sprödemMaterialver-
halten, Ober-flächenrau-higkeiten,Brücken-bildung).
57
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Rückbildung der mechani-schen Eigenschaften durchRissverheilung
Rissverhei-lung durch
geochemischgeprägte
Prozesse miterneuter Akti-vierung ato-marer Bin-
dungskräfte imRissflä-
chenbereich
Rissverhei-lung nur durch
geogeneZuführung und
Auskristalli-sation vonSekundär-mineralen
(mineralisiertePoren- undKluftwässer,Sekundärmi-neralisation)
Zusammenfassende Beurteilung der Neigung zurBildung von Wasserwegsamkeiten auf Grund derBewertung der einzelnen Indikatoren:
Bewertungüberwiegend
"günstig":Keine bismarginale
Neigung zurBildung vonWasserweg-samkeiten
Bewertungüberwiegend"bedingt gün-stig": GeringeNeigung zurBildung vondauerhaftenWasserweg-samkeiten
Bewertungüberwiegend
"wenigergünstig":
Bildung vondauerhaftensekundären
Wasserwegsamkeiten zuerwarten
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.6
Der AkEnd fordert ein robustes Verhalten der Barrierengesteine des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs bei Beanspruchung, d. h. eine geringe Wahrscheinlichkeit für die Bildung von
Wasserwegsamkeiten oder (nach hohem) [ein hohes] Selbstheilungsvermögen.
Aus Sicht der ESK ist dieses Abwägungskriterium sinnvoll gewählt worden. Sie weist darauf hin,
dass ein hohes Selbstheilungsvermögen bei kristallinem Wirtsgestein nicht vorliegt. Bei
Standorten mit kristallinem Wirtsgestein müssen die Wahrscheinlichkeiten zur Bildung von
Wasserfließpfaden in besonderem Maße betrachtet werden. Das robuste Verhalten darf nicht nur
auf den jetzigen Zustand des Gesamtsystems, sondern muss auch auf potenzielle zukünftige
Entwicklungen angewendet werden.
5.3. Gewichtungsgruppe 3: Weitere sicherheitsrelevante Eigenschaften
5.3.1. Anforderung 7: Gute Gasverträglichkeit
Endgelagerte radioaktive Abfälle können bei Kontakt mit Wasser oder Lösungen durch Korrosion
und Radiolyse Gase bilden. In der Nachbetriebsphase eines Endlagers kann es zur Gasbildung
kommen, wenn Flüssigkeit an die Abfallbehälter gelangt und diese korrodieren. Die Gasbildung kann
zu einem Druckaufbau im einschlusswirksamen Gebirgsbereich führen. Die Gasmengen und die
Gasbildungsraten müssen im Rahmen der Szenarienanalyse abgeschätzt werden. Durch den
58
Gasdruckaufbau kann die Integrität der geologischen Barriere gefährdet werden, wenn der
Gasdruck den Frac-Druck überschreitet.
Im Rahmen von Sicherheitsbetrachtungen sind auch Auswirkungen des Zweiphasenflusses auf die
Radionuklidmigration und Migration radioaktiver Gase zu beachten. Im Rahmen von
Sicherheitsbetrachtungen sind auch Auswirkungen des Zweiphasenflusses auf die
Radionuklidmigration, dilatanzgesteuerte Gasmigration sowie die Migration radioaktiver Gase zu
beachten.
Zur Beurteilung der Auswirkung der Gasbildung auf die Sicherheit des Endlagers, insbesondere auf
die Einschlussfunktion von einschlusswirksamem Gebirgsbereich und zugehörigen geotechnischen
Barrieren, sind die maximal mögliche Gasmenge, die unter Endlagerungsbedingungen aus dem
Abfall gebildet werden kann, sowie die Gasbildungsrate (Volumen pro Jahr) von Bedeutung. Die
Gasmenge wird im Wesentlichen von der Art und den Inhaltstoffen der Abfälle, durch die Feuchte in
den Abfallgebinden sowie durch das Grundwasser- bzw. Salzlösungsdargebot an die Gebinde
bestimmt. Die Gasbildungsrate hängt ab von der Temperatur, der Feuchte und dem chemischen
Milieu am Einlagerungsort bzw. im Gebinde.
Zugehörige Kriterien
Die Gasbildung der Abfälle sollte unter Endlagerbedingungen möglichst gering sein.
Tabelle 5-11: Gute Gasverträglichkeit: Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw.
Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des Kriteriums
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Gasbildung Wasserangebot im Wirts-gestein
trocken feucht unddicht
(Gebirgsdurchlässigkeit
< 10-11 m/s)
feucht
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.7
Der AkEnd fordert die Beherrschung der Gasentwicklung aus den Abfällen, so dass keine
Beeinträchtigung der Integrität des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs zu besorgen ist.
Die Betrachtungen des AkEnd beruhen im Wesentlichen auf der Berücksichtigung der Auswirkung
von Gasen auf die Barrierenintegrität. Sie haben nach wie vor Gültigkeit: So wird in einer
Zusammenfassung des derzeitigen F&E-Standes durch die OECD/NEA [7] auf die Gasbildung
durch anaerobe Metallkorrosion und Radiolyse sowie Gasbildung insbesondere in schwach und
mittel radioaktiven Abfällen durch die Zersetzung organischer Stoffe und durch mikrobielle
Aktivitäten verwiesen.
Durch den AkEnd wird dargelegt, dass Gase sowohl die Barrierenintegrität gefährden als auch als
Transportmedium für Radionuklide wirken können. Der AkEnd verweist auch auf den Zielkonflikt
„Einschluss versus Vermeidung eines Druckaufbaus“, der letztlich zur Ableitung der oben zitierten
AkEnd-Kriterien geführt hat. Darüber hinaus legt die OECD/NEA in [7] jedoch auch die Bedeutung
radioaktiver Gase bzw. flüchtiger Radionuklide dar und verweist außerdem auf mögliche
Kommentiert [Oline97]: ID 1143, 1145
Kommentiert [Oline98]: ID 1144, 1147
Kommentiert [Oline99]: ID 1146
59
Auswirkungen auf geochemische Bedingungen. Die Ableitung sinnvoller Strategien im Umgang
mit der Problematik und ihrer sicherheitsanalytischen Bewertung war Gegenstand zahlreicher EU-
Projekte (PEGASUS, EVEGAS, PROGRESS, GASNET, FORGE).
Im Rahmen der Standortauswahl kann laut [7, OECD/NEA] auf eine Vermeidung von Gasbildung
durch Korrosion durch die Bevorzugung trockener Formationen hingewirkt werden. Dies entspricht
dem korrespondierenden AkEnd-Kriterium.
Aus Sicht der ESK ist das o. g. Kriterium [Kap. 7.7] daher nach wie vor sinnvoll und richtig. Die
ESK verweist aber auch darauf, dass weiterhin intensive Forschung und Entwicklung zur
Gasproblematik betrieben wird. Diese sollte verfolgt und in regelmäßigen Abständen evaluiert
werden, ob sich Konsequenzen für die Standortauswahl ergeben.
Der AkEnd verweist zusätzlich zum o. g. Kriterium auf die besondere Problematik der Einlagerung
verschiedener Abfallarten – gerade im Hinblick auf die Gasproblematik:
- Die räumliche Trennung verschiedener Abfallarten ist unter Sicherheits- und
Nachweisaspekten unerlässlich (Zitat aus [1], S. 28).
- Im Hinblick auf die sicherheitstechnisch als besonders bedeutsam angesehene
Gasentwicklung ergeben sich aus der Forderung nach langzeitiger Isolation der Abfälle
gegenüber dem Transport mit dem Grundwasser einerseits und der Vermeidung kritischer
Gasdrücke im Endlager andererseits z. T. schwierig miteinander zu vereinbarende
Anforderungen an die geologischen Standortverhältnisse. Dieses Problem ist durch die
räumliche Trennung verschiedener Abfallarten allein nicht lösbar und erfordert gegebenenfalls
technische Maßnahmen (Zitat aus [1], S. 28, die technischen Maßnahmen betreffen z. B. die
Wahl Behältermaterial oder Gaspufferstrecken).
- Für die beiden Abfallströme sind jeweils unterschiedliche geologische Voraussetzungen als
besonders günstig zu bezeichnen. Unter Abwägung der genannten Punkte ist daher bezüglich
der Gasproblematik die Einlagerung der Wärme entwickelnden radioaktiven Abfälle einerseits
und der radioaktiven Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung andererseits an zwei
adäquaten Standorten oder an einem Standort in adäquate Wirtsgesteine unter Sicherheits-
und Nachweisaspekten sinnvoll bzw. unerlässlich (modifiziertes Zitat aus [1], S. 176).
Auch diese Sicht wird durch [7, OECD/NEA] bestätigt. Es ergibt sich also die Notwendigkeit,
rechtzeitig im Standortauswahlprozess Klärung bezüglich des einzulagernden Inventars
herzustellen, da dies Auswirkungen auf die Standortauswahlkriterien hat.
5.3.2. Anforderung 8: Gute Temperaturverträglichkeit
Die Beurteilung des Wirtsgesteins bzw. des Gesteins des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs im
Hinblick auf Temperaturspannungen ist eng verbunden mit der Frage nach der Bildung von
Wasserwegsamkeiten im Barrieregestein und damit nach der Integrität des Endlagers.
Modellrechnungen gestatten die Abschätzung des räumlichen und zeitlichen Verlaufs der
Spannungen im Bereich von Wärmequellen unterschiedlicher räumlicher Ausdehnungen. Die
Berücksichtigung von Materialeigenschaften, wie der Zugfestigkeit, ermöglicht die Angabe der
Bereiche um eine Wärmequelle, in denen Brüche zu erwarten sind.
Umgekehrt lassen sich daraus unter der Randbedingung des vorgegebenen Wärmeeintrags
Anforderungen an das Gestein ableiten, die erfüllt sein müssen, wenn die Bruchzone auf die
Kommentiert [AK2-100]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.4Änderung der Anforderung 8 bzw. des Indikators:Keine pauschale Festlegung von gesteinsspezifischenGrenztemperaturen, sondern den Indikator „geringeTemperatur im Einlagerungshorizont“ wählen, derWirtsgesteinsübergreifend ist.
Kommentiert [Oline101]: ID 1151
60
unmittelbare Umgebung des Endlagers beschränkt sein soll, um eine Beeinträchtigung der
Barrierewirkung von einschlusswirksamem Gebirgsbereich bzw. Wirtsgestein zu vermeiden.
Temperaturerhöhungen können außerdem mineralogische Auswirkungen hervorrufen und so zur
Beeinträchtigung der Barrierewirkung des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs bzw. des
Wirtsgesteins führen. Insbesondere Tonstein und geotechnische Barrieren können von solchen
Veränderungen betroffen sein. Aus diesen Zusammenhängen lassen sich folgende Kriterien (bzw.
auslegungsrelevante Anforderungen) ableiten:
Zugehörige Kriterien
Im unmittelbar um die Einlagerungshohlräume liegenden Gestein darf es bei Temperaturen kleiner
100°C nicht zu Mineralumwandlungen kommen, welche die Barrierewirkung des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs unzulässig beeinflussen.
Die Neigung zu thermomechanisch bedingter Sekundärpermeabilität außerhalb einer
konturnahen entfestigten Auflockerungszone sollte räumlich möglichst eng begrenzt sein.
Tabelle 5-12: Gute Temperaturverträglichkeit: Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw.
Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des Kriteriums
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße bzw.
Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Temperaturstabilität desGesteins
Temperatur, bei der es zuMineralumwandlungen inden Gesteinen kommt [°C]
> 120 100 - 120 < 100
Thermisch bedingteSekundärpermeabilität
Ausdehnung der thermo-mechanisch gestörtenUmgebung umEinlagerungshohlräume [m]
< 10 10 - 50 > 50
Zugfestigkeit [MPa] im Nah-bereich (etwa 10 m bis50 m) um Endlager beieiner Kontakttemperaturvon 100°C für
GranitTonsteinSteinsalz
> 13> 8> 2
8 4
1 - 2
< 8< 4< 1
Zur Anforderung "Gute Temperaturverträglichkeit" hat die AG 3 zusätzliche Erläuterungen eingeholt.
Die AG3 hat Herrn Minister Wenzel gebeten, eine Begründung für ein Temperaturkriterium "100°C"
zu formulieren und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), eine
Begründung für ein Temperaturkriterium "200°C" beizusteuern. Beide Beiträge werden nachfolgend
wiedergegeben:
Herr Minister Wenzel (K.-Drs. /AG3-74 vom 22.12.2015)
Kommentiert [Oline102]: ID 1154
Kommentiert [Oline103]: ID 1167
Kommentiert [Oline104]: ID 1149
Kommentiert [Oline105]: ID 1152
Kommentiert [Oline106]: ID 1155 (s.a. 1154)
Kommentiert [Oline107]: ID 1150
Kommentiert [Oline108]: ID 1148, 1156
61
Anforderung 8: Gute Temperaturverträglichkeit
Die Beurteilung des Wirtsgesteins bzw. des Gesteins des einschlusswirksamen
Gebirgsbereichs im Hinblick auf Temperaturspannungen ist eng verbunden mit der Frage
nach der Bildung von Wasserwegsamkeiten im Barrieregestein und damit nach der Integrität
des Endlagers. Modellrechnungen gestatten die Abschätzung des räumlichen und zeitlichen
Verlaufs der Spannungen im Bereich von Wärmequellen unterschiedlicher räumlicher
Ausdehnungen. Die Berücksichtigung von Materialeigenschaften, wie der Zugfestigkeit,
ermöglicht die Angabe der Bereiche um eine Wärmequelle, in denen Brüche zu erwarten
sind.
Umgekehrt lassen sich daraus unter der Randbedingung des vorgegebenen Wärmeeintrags
Anforderungen an das Gestein ableiten, die erfüllt sein müssen, wenn die Bruchzone auf
die unmittelbare Umgebung des Endlagers beschränkt sein soll, um eine Beeinträchtigung
der Barrierewirkung von einschlusswirksamem Gebirgsbereich bzw. Wirtsgestein zu
vermeiden.
Temperaturerhöhungen können außerdem mineralogische Auswirkungen hervorrufen und
so zur Beeinträchtigung der Barrierewirkung des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs
bzw. des Wirtsgesteins führen. Insbesondere Tonstein und geotechnische Barrieren können
von solchen Veränderungen betroffen sein.
Ergänzung Niedersachsen:
Aus geologisch/mineralogischer Sicht sollte ein Wirtsgestein zudem grundsätzlich nicht
wesentlich höher aufgeheizt werden, als das Gestein in seiner geologischen Vergangenheit
an maximaler Temperatur bereits „erlebt“ hat. Im Allgemeinen wird in den Wirtsgesteinen
Ton und Kristallin (im Letzteren auf Grund der Bentonitbarriere) eine
Einlagerungstemperatur empfohlen, bei der die durch die Abfallwärme hervorgerufenen
Temperatur innerhalb der geotechnischen Barriere 100 °C bis 125 °C nicht überschreitet.
Diese Begrenzung ist vor allem den Materialeigenschaften des Bentonits/Tongesteins und
der Siedetemperatur von Lösungen (z.B. Vermeidung von Ausfällung von Salzen)
geschuldet, um die Integrität des ewG während des anfänglichen Wärmeeintrags nach
Einlagerung zu erhalten. In Salzgesteinen ist die Auswirkung von thermisch oder radiolytisch
induzierter Gasbildung und Druckaufbau sowie die Migration von Lösungen/Wasserdampf
(„Thermomigration“) unter erhöhtem Feuchteeintrag (z.B. durch Salzgrusversatz;
Lösungseinschlüsse) kritisch zu bewerten. Die Anwesenheit von inhomogenen Bereichen
im Salz (Salztonlagen, Anhydritvorkommen, Carnallititeinschlüssen etc.) kann die
thermische Belastbarkeit des Salzgesteins negativ beeinflussen.
Das Wirtsgestein und insbesondere der ewG sollen daher so beschaffen sein, dass
temperaturbedingte Änderungen der Gesteinseigenschaften, thermomechanische
Spannungen und wärmeinduzierte Expansion der Gesteine und ihrer Fluide nicht zu einem
Festigkeitsverlust oder zur Bildung von Wasserwegsamkeiten führen können.
Aus diesen Zusammenhängen lassen sich folgende Kriterien (bzw. auslegungsrelevante
Anforderungen) ableiten:
Zugehörige Kriterien
62
Im unmittelbar um die Einlagerungshohlräume liegenden Gestein darf es bei Temperaturen
kleiner 100 °C nicht zu Mineralumwandlungen kommen, welche die Barrierewirkung des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs unzulässig beeinflussen.
Die Neigung zu thermomechanisch bedingter Sekundärpermeabilität außerhalb einer
konturnahen entfestigten Auflockerungszone sollte räumlich möglichst eng begrenzt sein.
Ergänzung Niedersachsen:
[Da wässrige Lösungen in allen Wirtsgesteinen angetroffen werden können, sollte in allen
Wirtsgesteinen zur Vermeidung erhöhter Gasdrücke die Temperatur unterhalb des
Siedepunktes von Wasser verbleiben (Druckabhängigkeit beachten).]
Eigenschaften, Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Wertungsgruppen der Kriterien:
Anmerkung: Tabelle muss angepasst werden
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (s.a. K-Drs. /AG3-71 vom
21.12.2015)
Anforderung 8: Gute Temperaturverträglichkeit
Durch die Einlagerung wärmeentwickelnder Abfälle kommt es zu einem Anstieg der
Temperatur im Gebirge. Dieser Temperaturanstieg kann sich je nach zugrundeliegendem
Sicherheitskonzept unterschiedlich auf den Einschluss der Abfälle auswirken. Positiv kann
sich der Wärmeeintrag beim Wirtsgestein Salz auswirken, da die Kriechfähigkeit des Salzes
mit der Temperatur zunimmt und daher der Einschluss der Abfälle im konvergierenden
Gebirge schneller erfolgt. Der Wärmeeintrag kann sich aber auch negativ auswirken, wenn
dadurch die Wirksamkeit der einschlusswirksamen Barrieren vermindert wird. Dabei können
thermomechanische von mineralogischen Effekten unterschieden werden.
Thermomechanische Temperaturverträglichkeit
Zur Begrenzung hydraulischer Flüsse sollen das Gebirge im einschlusswirksamen
Gebirgsbereich sowie technische Barrieren wie Salzgrus oder Bentonit eine geringe
Permeabilität aufweisen. Zur Ableitung von Indikatoren für die Temperaturverträglichkeit des
Wirtsgesteins ist daher zu prüfen, welche Auswirkungen ein Temperaturanstieg auf die
Permeabilität des Wirtsgesteins selbst sowie auf die Permeabilität der in dem jeweiligen
Wirtsgestein erforderlichen technischen Barrieren haben kann.
Permeabilitätserhöhungen können auftreten, wenn bestehende Wegsamkeiten in einem
Barrieregestein oder im Material einer technischen Barriere infolge thermischer
Volumenänderungen aufgeweitet werden, oder wenn ungünstige Spannungsbedingungen
auftreten, die infolge lokaler Festigkeitsüberschreitung neue vernetzte Wegsamkeiten bilden
können. Im Nahbereich um ein wärmeentwickelndes Einlagerungsgebinde kommt es infolge
der Erwärmung zu einer Ausdehnung des Gebirges bzw. zu einem Anstieg der
Druckspannungen und daher nicht zu einer Aufweitung oder Neubildung von
Wegsamkeiten. Gleichzeitig kommt es in weiter entfernten Gebirgsbereichen, die weniger
erwärmt werden, zu einer Absenkung der Druckspannungen und damit zu einer
Verschiebung des Spannungszustands hin zu ungünstigen Spannungsbedingungen. Diese
Verschiebung hin zu ungünstigen Spannungsbedingungen erfolgt umso stärker, je größer
die Temperaturerhöhung im Einlagerungsbereich ist und je größer der Temperaturgradient
im Gebirge ist. Temperaturerhöhung und Temperaturgradient sind umso kleiner, je größer
Kommentiert [Oline109]: ID 1157
63
die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität des Wirtsgesteins sind. Günstig sind daher
zur Vermeidung thermomechanisch bedingter Barrierenbeeinträchtigungen eine große
Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Wärmekapazität des Wirtsgesteins.
Inwieweit eine Begrenzung der maximalen Temperatur der einzulagernden Gebinde dazu
beitragen kann, ungünstige Temperaturauswirkungen zu verhindern, braucht an dieser
Stelle nicht diskutiert zu werden, da eine Begrenzung der Einlagerungstemperatur bei jedem
beliebigen Standort eine Verringerung der temperaturbedingten Auswirkungen zur Folge
hätte, sodass sich daraus keine Kriterien für die Eignung eines Standortes ableiten lassen.
Vom AkEnd wurde als Indikator für die Temperaturverträglichkeit des Wirtsgesteins die
Ausdehnung der thermomechanisch gestörten Umgebung um Einlagerungshohlräume
vorgeschlagen. Nach heutigem Wissensstand treten im einschlusswirksamen
Gebirgsbereich jedoch keine ungünstigen thermomechanischen Auswirkungen auf, sondern
nur im Fernfeld, z.B. im Abstand von mehreren hundert Metern. Die Ausdehnung einer
thermomechanisch gestörten Umgebung um Einlagerungshohlräume ist deshalb kein
geeigneter Indikator für die Temperaturverträglichkeit.
Ob es im Fernfeld zu thermomechanisch bedingten Festigkeitsüberschreitungen kommen
kann, hängt auch von der Gebirgsfestigkeit ab. Die höhere Zugfestigkeit von zum Beispiel
Granit gegenüber Salz und Ton kommt dabei jedoch nicht zum Tragen, da bei vorhandenen
Trennflächen die Zugfestigkeit ausgedehnter Gebirgsbereiche im Granit nicht größer ist als
in anderen Wirtsgesteinen. Deshalb wird in der Gesteinsfestigkeit kein geeigneter Indikator
für die thermomechanische Temperaturverträglichkeit gesehen.
Als weiterer thermomechanischer Effekt ist der Prozess des Siedens zu betrachten, der mit
dem Erreichen der Siedetemperatur einsetzt, wenn Fluide vorhanden sind. Im Porenraum
eines Barrieregesteins vorhandenes bzw. dorthin vordringendes Wasser würde bei
atmosphärischem Druck bei 100°C sieden und durch die damit verbundene Expansion der
Gasphase den Porendruck erhöhen. Mit dieser Druckerhöhung geht auch eine Erhöhung
der Siedetemperatur einher, und der Verdampfungsprozess kommt zum Erliegen, wenn der
mit der vorliegenden Temperatur korrespondierende Dampfdruck erreicht ist. Eine
Erhöhung der Permeabilität aufgrund dieses Prozesses kann nicht stattfinden, wenn Wasser
erst dann in den Porenraum vordringt, wenn Endlagergebinde und technische Barrieren
nach Verschluss des Endlagers im Wirtsgestein eingespannt und dem Überlagerungsdruck
ausgesetzt sind, weil die möglichen Dampfdrücke in relevanten Temperaturbereichen nur
einen Bruchteil des Überlagerungsdruckes betragen, z.B. beträgt bei 200°C der
Sattdampfdruck ca. 1,5 MPa gegenüber ca. 18 MPa Überlagerungsdruck in 800 m Teufe.
Anders ist die Auswirkung einer Erwärmung bis zur Siedetemperatur zu beurteilen, wenn
Baustoffe bereits in feuchtem Zustand eingebracht werden oder Feuchtigkeit vor der
Beaufschlagung des Baustoffs mit dem Gebirgsdruck in den Baustoff eindringen kann. In
diesem Fall kann eine Desintegration des Baustoffs auftreten. Für einige Endlagerkonzepte
mit Bentonitbuffern wird daher eine Maximaltemperatur unterhalb der Siedetemperatur
festgelegt. Als indirektes Kriterium für die Temperaturverträglichkeit des Wirtsgesteins
hinsichtlich thermomechanischer Effekte kann daher die Frage gelten, ob in dem jeweiligen
Wirtsgestein ein Bentonitbuffer erforderlich ist, weil in dem Fall die Maximaltemperatur im
Endlager unter Umständen auf 100°C begrenzt werden muss.
Mineralogische Temperaturverträglichkeit
In einigen Sicherheitskonzepten für Endlager in den Wirtsgesteinstypen Ton und Kristallin
spielen das Quellvermögen und Sorptionsvermögen von eingebrachtem Bentonit eine Rolle.
Kommentiert [Oline110]: ID 1158, 1159, 1160
Kommentiert [Oline111]: ID 1162, 1164
64
Daher muss in diesen Konzepten sichergestellt werden, dass die notwendige
Sorptionsfähigkeit und das notwendige Quellvermögen des Bentonits nicht durch thermisch
bedingte Mineralumwandlungen beeinträchtigt werden. Quellfähigkeit und
Sorptionsvermögen von Bentonit sinken, wenn der im Bentonit vorhandene Smektit in Illit
umgewandelt wird. Die Illitisierung von Smektit beginnt bereits bei Temperaturen unterhalb
100°C und ist umso intensiver, je höher die Temperatur ist. Auch für die mineralogische
Temperaturverträglichkeit des Wirtsgesteins kann daher die Frage gelten, ob in dem
jeweiligen Wirtsgestein ein Bentonitbuffer erforderlich ist.
Durch die Illitisierung von Smektit kann auch das Sorptionsvermögen des Wirtsgesteins Ton
ungünstig beeinflusst werden. Die temperaturbedingte Beeinträchtigung des
Sorptionsvermögens ist umso größer, je höher der Smektitgehalt im Ton ist. Die Intensität
einer möglichen temperaturbedingten Beeinträchtigung des Sorptionsvermögens des
Wirtsgesteins kann daher kein sinnvoller Indikator für die mineralogische
Temperaturverträglichkeit sein, weil dabei ein Wirtsgestein mit einem von vornherein
geringen Sorptionsvermögen als günstiger eingestuft würde als ein Wirtsgestein mit hohem
Sorptionsvermögen.
Mineralumwandlungen können außerdem Auswirkungen auf die Barriereeigenschaftenn
haben, wenn dadurch das Feststoffvolumen verringert wird und sich dementsprechend der
für Fluidbewegungen verfügbare Raum vergrößert. Das könnte bei Salzhydraten bei einer
Erwärmung über die Temperatur, bei der es zur Kristallwasserabgabe kommt, der Fall sein.
An gemahlenem Carnallit wurde unter atmosphärischen Bedingungen ab 80°C
Kristallwasserabgabe beobachtet. Unter in-situ Bedingungen liegt die erforderliche
Temperatur aufgrund der Einspannung höher. Endlagerkonzepte für das Wirtsgestein Salz
sehen auch aufgrund der Schmelztemperatur von Carnallit in Höhe von ca. 170°C einen
Abstand der Einlagerungshohlräume von Kalisalzvorkommen vor. Als Indikator für die
Temperaturverträglichkeit speziell des Wirtsgesteins Salz kann daher der Abstand zwischen
zwei Kaliflözen gelten.
Aufgrund möglicher temperaturbedingter Mineralumwandlungen pauschal eine Begrenzung
der zulässigen Maximaltemperatur im Endlager auf die in der geologischen Vergangenheit
vom Wirtsgestein ertragene Maximaltemperatur vorzunehmen, ist nicht sachgerecht, da die
Frage, ob eine bestimmte Mineralumwandlung auftritt oder nicht, unabhängig von der in der
geologischen Vergangenheit ertragenen Maximaltemperatur sein kann. Beispielsweise tritt
die Kristallwasserabgabe von Polyhalit bei 230°C auf, unabhängig davon, ob die
Maximaltemperatur einer Salzformation in der Vergangenheit 70°C oder 120°C betragen
hat.
Fazit
Die folgenden Indikatoren können zur Bewertung der Temperaturverträglichkeit genutzt
werden:
Indikator günstig weniger günstig
Wärmeleitfähigkeit groß (z.B. > 5 W/(m K)
bei 50°C)
klein (z.B. < 4 W/(m K)
bei 50°C)
Wärmekapazität groß (z.B. > 800 J/(kg
K) bei 50°C)
klein (z.B. < 800 J/(kg
K) bei 50°C)
Kommentiert [Oline112]: ID 1163
Kommentiert [Oline113]: ID 1165, 1166, 1168
65
Bentonitbuffer Bentonitbuffer wird nicht
benötigt
Bentonitbuffer wird
benötigt
Für Salzstandorte: Abstand
zwischen zwei Kaliflözen
groß (z.B. > 1.000 m) klein (z.B. < 500 m)
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.8
Der AkEnd fordert eine Reduzierung der Auswirkungen des Wärmeeintrages auf den ewG und
die Verhinderung einer Beeinträchtigung durch thermische oder thermomechanische
Belastungen.
ESK: Dieses Abwägungskriterium ist nur auf Lagerteile mit Wärme entwickelnden radioaktiven
Abfällen und deren Umgebung anzuwenden. Es ist dafür Sorge zu tragen, dass entsprechende
andere Lagerteile nicht oder nur unwesentlich von der Temperaturentwicklung dieser Lagerteile
beeinflusst werden. Die ESK ist grundsätzlich mit diesem Kriterium einverstanden.
Die Temperaturverträglichkeit ist aufgrund thermodynamischer und kinematischer Betrachtungen
aufzuzeigen. Es ist dabei zu berücksichtigen (und gegebenenfalls mit thermischen Modellierungen
aufzuzeigen), über welche Zeiträume der von den Wärme entwickelnden radioaktiven Abfällen
ausgehende Wärmepuls das umliegende Gestein beeinflusst.
Herr Minister Wenzel (per Email am 19.01.2016)
Der folgende Text ist der identische Text aus K.-Drs. 157, Stand 17.12.2015. Der Text wurde
auf Wunsch von Herrn Min. Wenzel wegen Diskussionsbedarf in die eckige Klammer
überführt
Zu den Deckgebirgskriterien (Anforderung 9, Anforderung 12) wurde auf der Sitzung am
02.02. eine weitere Abstimmungsrunde Appel/Wenzel/Fischer vereinbart
5.3.3. Anforderung 9: Hohes Rückhaltevermögen der Gesteine im Deckgebirgegegenüber Radionukliden
Für eine Retardation (Rückhaltung) von Radionukliden in der Geosphäre sind die Ionenstärke
bzw. die Konzentrationen von Komplexbildnern und Kolloiden im tiefen Grundwasser und der
Mineralbestand des Gesteins entscheidend. Weitere retardierende Eigenschaften einer
Formation sind Matrixdiffusion (und Sorption an Matrixpartikeln) sowie Filterwirkung
gegenüber Kolloiden.
Das Ausmaß der Sorption hängt sowohl von der mineralogischen Zusammensetzung der
durchströmten Gesteine als auch vom hydrochemischen Milieu des Tiefenwassers ab.
Tonminerale, Mangan-, Eisen- und Aluminium-Oxide, -Hydroxide und -Oxihydrate sowie
organische Substanz (z.B. Kohle, Torf) stellen - zumindest unter bestimmten
hydrochemischen Milieubedingungen - gute Sorbenten dar. Von den hier interessierenden
Gesteinstypen, die als Wirtsgestein bzw. einschlusswirksamer Gebirgsbereich in Frage
kommen, trifft das – im Hinblick auf die Zusammensetzung - vor allem auf Tonstein zu. Granit
und vergleichbare kristalline Gesteinstypen, aber auch Steinsalz und die meisten damit
vergesellschafteten Gesteinstypen weisen hingegen ein generell schwaches
Kommentiert [Oline114]: ID 1170
Kommentiert [Oline115]: ID 1170, 1171, 1174
66
Sorptionsvermögen auf, während sie in anderer Hinsicht Vorteile gegenüber anderen
Gesteinstypen aufweisen können. Die Bedeutung des Rückhaltevermögens ist daher im
Rahmen der abwägenden Gesamtbetrachtung von Endlagersystemen zu beurteilen.
Hinsichtlich des Ausmaßes von Sorption bestehen zwischen den nuklid-, gesteins- und
milieuspezifischen Faktoren komplexe Beziehungen, die über die Benennung der
geschilderten allgemeinen Zusammenhänge hinaus die Ableitung eines pauschal
anwendbaren quantitativen Kriteriums nicht erlauben. Die Definition und Beurteilung
günstiger geochemischer Verhältnisse für Sorptionsvorgänge muss vielmehr im Rahmen
einer komplexen gesteins-, nuklid- und milieu-spezifischen Fallunterscheidung in späteren
Verfahrensschritten vorgenommen werden.
In Sicherheitsbetrachtungen wird als Maß für die Beurteilung des Sorptionsvermögens
üblicherweise der lineare Sorptionskoeffizient Kd herangezogen. Ein Kd-Wert von
0,001 m3/kg bedeutet bei einer absoluten Porosität des Gesteins von 0,15, dass der
Transport von Radionukliden im Grundwasser gegenüber der Abstandsgeschwindigkeit um
etwa einen Faktor 10 - 20 verzögert wird. Im Zusammenhang mit der Endlagerung hoch
radioaktiver Abfälle sind solche Gesteinstypen vorteilhaft, die ein Sorptionsvermögen für
langlebige Radionuklide aufweisen.
Vor dem Hintergrund dieser Zusammenhänge lässt sich für die Rückhaltung von
Radionukliden ableiten:
Zugehöriges Kriterium
Die Sorptionsfähigkeit der Gesteine sollte möglichst groß sein; der Sorptionskoeffizient
(Kd-Wert) sollte für die Mehrzahl der langzeitrelevanten Radionuklide größer oder gleich
0,001 m3/kg sein.
Die Gesteine des einschlusswirksamen Gebirgsbereichs sollten möglichst hohe Gehalte
an Mineralphasen mit großer reaktiver Oberfläche aufweisen.
Für die Filterung von Kolloiden lässt sich kein Kriterium ableiten.
Tabelle 5-13: Hohes Rückhaltevermögen im Deckgebirge: Eigenschaften,
Bewertungsgrößen bzw. Indikatoren und Erfüllungsfunktionen des
Kriteriums
Bewertungsrelevante
Eigenschaft
des Kriteriums
Bewertungsgröße
bzw. Indikator des
Kriteriums
Wertungsgruppe
günstigbedingt
günstig
weniger
günstig
Hohe Sorptionsfähigkeitder Gesteine desDeckgebirges
Anteil und Verteilungvon Ton / Tonstein /tonreichen Gesteinenim Deckgebirge vonSalzstöcken zwischenSalzspiegel undBiosphäre
Ton / Tonstein/ tonreicheGesteine inzusammen-hängender
Verbreitung imDeckgebirge
Ton / Tonstein/ tonreicheGesteine inlückenhafter
Verbreitung imDeckgebirge
Ton / Tonstein/ tonreiche
Gesteine alsisolierte
Einzelvor-kommen inGesteins-serien mitgeringer
Kommentiert [Oline116]: ID 1169, 1173
67
Sorptions-fähigkeit
Formulierungsvorschläge aus NS folgen
Zur Anforderung "Hohes Rückhaltevermögen des Deckgebirges von Salzstöcken gegenüber
Radionukliden" (Gewichtungsgruppe 3) und zugehöriges neues Abwägungskriterium "Hohe
Sorptionsfähigkeit der Gesteine des Deckgebirges" haben Herr Dr. Fischer und Herr MdB Kanitz wie
folgt Stellunggenommen:
Kurzstellungnahme zu Beratungsunterlage K-Drs. /AG 3-70 von Herrn Dr. Fischer und
Herrn MdB Kanitz (K.-Drs. /AG3-72 vom 21.12.2015)
Zur neuen Anforderung "Hohes Rückhaltevermögen des Deckgebirges von
Salzstöcken gegenüber Radionukliden" (Gewichtungsgruppe 3) und zugehöriges
neues Abwägungskriterium "Hohe Sorptionsfähigkeit der Gesteine des
Deckgebirges":
Die Einführung des Kriteriums steht im Widerspruch zum sicherheitskonzeptionellen Ansatz
des sicheren Einschlusses der Abfälle im ewG, der auch der gesamten Methodik der
Standortauswahl zugrunde liegt, da es auf eine Rückhaltung außerhalb des ewG abstellt.
Es kann daher auch nicht sinnvoll mit anderen Kriterien, die auf einen guten Einschluss im
ewG gerichtet sind, abgewogen werden und ist im hohem Maße nachrangig gegenüber
anderen in Kriterien noch nicht erfassten Aspekten (Kriechfähigkeit, geringer Wassergehalt
des Salzes im ewG, weitgehend abgeschlossene Halokinese, etc.).
Darüber hinaus ist es mit erheblichen Prognoseungewissheiten behaftet.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Anwendung von nicht sicherheitsgerichteten
Mindestanforderungen und Abwägungskriterien die erhebliche Gefahr birgt, dass
eignungshöffige Standorte frühzeitig aus dem Verfahren ausscheiden könnten.]
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.9
Der AkEnd fordert gute Sorptionseigenschaften der Gesteine für Radionuklide.
ESK: Das Rückhaltevermögen in einem Endlagersystem wird bestimmt durch das für einen
Radionuklidtransport verfügbare Lösungsvolumen, die jeweiligen geochemischen
Randbedingungen, Gesteinsdurchlässigkeiten sowie die physikochemischen
Sorptionseigenschaften des Wirtsgesteins und der (geo)technischen Barrieren (vgl. Kapitel 7.1).
Ein gut ausgelegtes Endlagersystem im Steinsalz zeichnet sich durch nahezu impermeables
Wirtsgestein aus, das keinen bzw. nur eine begrenzte Wassermenge zum Einlagerungsbereich
zulässt. Das Radionuklidsorptionsvermögen von Salzmineraloberflächen ist dagegen begrenzt.
Tonmineralphasen in nanoporösem, niedrig permeablem Tonstein besitzen Oberflächen, auf
denen viele Radionuklide stark sorbiert werden. Klüftiges Kristallingestein erlaubt advektiven
Wassertransport und besitzt im Vergleich zu Tonstein eine relativ geringe spezifische Oberfläche,
die für die Sorption von Radionukliden zur Verfügung steht. Aus diesem Grund erfolgt die
Kommentiert [Oline117]: ID 1177
Kommentiert [Oline118]: ID 1178
68
Verfüllung von Hohlräumen durch quellfähiges bentonitreiches Versatzmaterial, das seinerseits
Radionuklide stark binden kann. Für die ESK sind gute Sorptionseigenschaften der Gesteine für
Radionuklide daher als Abwägungskriterium geeignet. Sie sind aber im Rahmen des
Zusammenwirkens verschiedener Sicherheitsfunktionen und dem daraus abgeleiteten
Sicherheitskonzept (vgl. Kapitel 4.2) zu betrachten.
5.3.4. Anforderung 10: Günstige hydrochemische Verhältnisse
Eine wissenschaftlich nachvollziehbare geochemische Bewertung von potenziellen
Endlagerformationen zielt vorrangig auf den Einfluss der lokal/regional auftretenden Tiefenwässer
und der festen Mineralphasen der Gesteine auf die Löslichkeit der Radionuklide und damit ihre
Freisetzung und Migration bzw. Rückhaltung z. B. durch Sorption und Immobilisierung. Hinzu
kommen Fragen möglicher chemischer Angriffe auf das Material technischer und geotechnischer
Barrieren und der möglicher Veränderungen der hydrochemischen Bedingungen für
Radionuklidfreisetzung und -transport durch eingebrachtes Behälter- und Ausbaumaterial.
Günstige hydrochemische Verhältnisse in einer geologischen Formation werden unter anderem
durch ein reduzierendes geochemisches Milieu, geringe Konzentrationen an Komplexbildnern und
Kolloiden sowie neutrale bis leicht alkalische pH-Bedingungen bei niedrigem CO2-Partialdruck
charakterisiert. Unter derartigen Bedingungen sind geringe Löslichkeiten von Radionukliden zu
erwarten.
Als mögliche Indikatoren zur Identifizierung günstiger hydrochemischer Verhältnisse gelten der Eh-
Wert, das Vorliegen reduzierter Festphasen, der Gehalt an organischen Substanzen und das Fehlen
freien Sauerstoffs im Grundwasser sowie darüber hinaus der pH-Wert und die Pufferung durch
vorhandene karbonathaltige Gesteine. Für eine Retardation von Radionukliden sind die
Konzentrationen von Komplexbildnern und Kolloiden (z. B. Karbonatkomplexe oder
Huminstoffkolloide) im Tiefenwasser und das Vorhandensein von Sorptionsplätzen an
Mineralphasen im Gestein entscheidend (s. dazu Anforderung 9). Ein weiterer wichtiger Indikator für
günstige hydrochemische Verhältnisse ist das Vorliegen eines geochemischen Gleichgewichtes
zwischen Tiefenwasser und Gestein.
Im Zuge der Kriterienentwicklung hat der AkEnd geprüft (AKEND 2002), inwieweit sich auf der Basis
damals zugänglicher Daten quantitative bzw. qualitative Kriterien für die genannten Indikatoren
ableiten lassen (LARUE et al. 2001). Dabei wurden auch das schrittweise Vorgehen bei einer
Standortauswahl und die beim jeweiligen Verfahrensschritt voraussichtlich vorliegenden Kenntnisse
und Daten berücksichtigt.
gegenwärtige Kenntnisstand zum Chemismus von Tiefenwässern in Deutschland und die
heterogene Verbreitung verschiedener Grundwassertypen auf engem Raum lässt derzeit15
allerdings keine flächendeckenden Aussagen zur Charakterisierung und Beurteilung von
Standortregionen und Standorten auf der Basis hydrochemischer Kriterien zu. Insbesondere bei
Grundwässern im für die Errichtung eines Endlagers vorgesehenen Tiefenbereich ist das Wissen
über die hydrochemischen Verhältnisse dafür zu lückenhaft. Zuverlässige Aussagen sind daher erst
bei genauerer regionaler bzw. standortspezifischer Betrachtung auf Basis entsprechender Daten
möglich.
15 Angaben aus AKEND 2002. Bedürfen der Überprüfung / Aktualisierung.
69
Andererseits können folgende hydro- und geochemische Parameter mit Einfluss auf Löslichkeit und
Transportverhalten von Radionukliden als Indikatoren für günstige hydrochemische Bedingungen
hinsichtlich Radionuklidlöslichkeit und -transport herangezogen werden. Folgende Zusammenhänge
lassen sich benennen:
Das tiefe Grundwasser in Wirtsgestein / im einschlusswirksamen Gebirgsbereich soll sich mit den
Gesteinen im chemischen Gleichgewicht befinden.
Im Bereich des Tiefenwassers sollte ein pH-Wert von 7-8 vorliegen.
Im Bereich des Tiefenwassers sollten günstige Redoxbedingungen (anoxisch-reduzierendes
Milieu) vorliegen.
Der Gehalt an Kolloiden im Tiefenwasser sollte möglichst gering sein.
Der Gehalt an Komplexbildnern und die Karbonatkonzentration im Tiefenwasser sollten gering
sein.
Zusammenfassend gilt aber, dass zur Ermittlung der Eigenschaft „günstige hydrochemische
Verhältnisse“ standortspezifische Kenntnisse und Angaben zur Endlagerkonzeption vorliegen
müssen, die in späten Verfahrensschritten bereitgestellt werden können.
K-MAT 47 (ESK, Evaluation der Kriterien des AkEnd), Kap. 7.10
Der AkEnd fordert eine Reduzierung von Freisetzung und Transport von Radionukliden.
ESK: Die Grund- und Porenwasserzusammensetzungen beeinflussen die
Radionuklidlöslichkeiten und damit den Radionuklidquellterm entscheidend. Zudem hängen
Sorptions- und Diffusionsverhalten der Radionuklide sowie Kolloidbildung und Kolloidtransport
von den hydrochemischen Bedingungen ab. Diese sind nicht nur zur Zeit der Erkundung zu
betrachten, sondern auch deren mögliche Entwicklung über den gesamten Isolationszeitraum
muss betrachtet werden. In diesem Sinne stellen günstige hydrochemische Verhältnisse aus Sicht
der ESK ein sinnvolles, jedoch in Abhängigkeit von Wirtsgestein und Endlagerkonzept zu
präzisierendes Abwägungskriterium dar: Die hydrochemischen Verhältnisse spielen sowohl im
Hinblick auf eine mögliche Degradation technischer und geotechnischer Barrieren als auch im
Hinblick auf das Freisetzungs- und Migrationsverhalten von Schadstoffen eine Rolle. Da je nach
Konzept Barrieren in unterschiedlicher Weise ausgelegt werden und mit unterschiedlicher
Verfügbarkeit von Fluiden und unterschiedlichem Freisetzungs- und Migrationsverhalten zu
rechnen ist, hängt eine Präzisierung des Kriteriums vom Endlagerkonzept und vom Wirtsgestein
ab.
Es ist außerdem zu beachten, dass sich die hydrochemischen Bedingungen in Endlagersystemen
über längere Zeiträume bedingt z. B. durch einen möglicherweise vorhandenen Betonausbau des
Endlagers und unterschiedliche Stoffinventare der eingelagerten Abfälle verändern können.
Insbesondere bei der Einlagerung unterschiedlicher Abfallarten können solche Änderungen
signifikant und komplex werden. Dies ist bei der Einschätzung der Auswirkungen
hydrochemischer Randbedingungen durch entsprechende Analysen zu berücksichtigen.
70
5.3.5. Anforderung 11: Günstige Bedingungen für den Bau von Verschlussbauwerken
Das Wirtsgestein sollte günstige Bedingungen für den Bau von geotechnischen
Verschlussbauwerken (Streckenverschlüsse und Schachtverschlüsse) aufweisen, da diese die
maßgeblichen bautechnischen Barrieren zur Rückhaltung der Radionuklide sind. Dazu soll die sich
um die Schächte und Strecken bildende Auflockerungszone nur gering sein. Als Indikator kann die
Größe und Durchlässigkeit der Auflockerungszone bei Schächten am Ende des
Einlagerungszeitraumes verwendet werden.
5.3.6. Anforderung 12: Schützender Aufbau des Deckgebirges
Zu dieser Anforderung gibt es in der AG 3 drei unterschiedliche Auffassungen.
Zu den Deckgebirgskriterien (Anforderung 9, Anforderung 12) wurde auf der Sitzung am 02.02. eine
weitere Abstimmungsrunde Appel/Wenzel/Fischer vereinbart
Kurzstellungnahme zu Beratungsunterlage K-Drs. /AG 3-70 von Herrn Dr. Fischer und
Herrn MdB Kanitz (K.-Drs. /AG3-72 vom 21.12.2015)
Zur neuen Anforderung "Schützender Aufbau des Deckgebirges von Salzstöcken"
(Gewichtungsgruppe 1) und zugehöriges neues Abwägungskriterium
"Schutzfunktion des Deckgebirges von Salzstöcken":
Dem Vorschlag liegt die Annahme zugrunde, dass die Beschaffenheit des Deckgebirges für
den Schutz des ewG vor Subrosion maßgeblich sei. Diese Aussage ist jedoch keinesfalls
zutreffend, insbesondere dann nicht, wenn über dem ewG mehrere hundert Meter
mächtiges Salz lagert.
Die Existenz zahlreicher Salzstöcke in Norddeutschland mit sehr unterschiedlichen
Deckgebirgskonfigurationen beweist hingegen, dass selbst bei direktem Kontakt des
Salzspiegels mit Grundwasser die Subrosion rasch zum Erliegen kommt und es keines
besonderen Schutzes durch das Deckgebirge bedarf.
Maßgebliche Faktoren für Subrosion sind die Tiefenlage des Salzstocks sowie die sich
einstellende Dichteschichtung des Grundwassers über dem Salzstock. Die Einstellung einer
Dichteschichtung wird wiederum begünstigt durch geringe Salzaufstiegsraten, welche zu
gewissen Muldenbildungen am Salzspiegel führen und wiederum eine schwächere
Grundwasserdynamik zur Folge haben.
Herr Dr. Appel, (K-Drs. /AG3-73 vom 21.12.2015):
Anforderung "Schützender Aufbau des Deckgebirges von Salzstöcken"
(Gewichtungsgruppe 1) und zugehöriges Abwägungskriterium "Schutzfunktion des
Deckgebirges von Salzstöcken"
Den Barrieren von Endlagersystemen für hoch radioaktive Abfälle kommt eine der beiden
übergeordneten Sicherheitsfunktionen "Einschluss der radioaktiven Abfälle" im einschluss-
wirksamen Gebirgsbereich (ewG) bzw. "Schutz des ewG" zu. Unter den bei der Standort-
Kommentiert [Oline119]: ID 1179
Kommentiert [AK1-120]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf1.1.3Im AK 1 wurde diesbezüglich das Thema "Deckgebirge alsMindestanforderung?" diskutiert, ohne konkretesErgebnis/ohne Vorschlag an die AG 3.
1.1.6Subrosion, bzw. Einbruchsee
Kein Konsens in der Frage, junge Subrosionssees(Einbruchseen) über einem Salzstock als 7.Ausschlusskriterium zu nennen.Bitte an die Kommission, das Argument noch mal ernsthaft undwissenschaftlich zu prüfenEinbruchseen sind zwar leicht zu erkennen, es gibt aber auchSubrosionsvorgänge, die nicht so leicht zu erkennen sind.
Prognosen der Subrosion müssen beachtet werden.
Kommentiert [AK2-121]:Ergebnisse_Fachtagung_Version1.pdf2.1.5Schutz vor SubrosionZweifelhaft, ob eine Anforderung an das Deckgebirge zurBegrenzung von Subrosion sinnvoll ist,
Zweifelhaft, welche Rolle der Deckgebirgsaufbau für dieSubrosion überhaupt hat.
Der aktuelle Deckgebirgsaufbau kann für begrenzte Zeit einemSicherheitsvorteil bringen und muss daher alsAbwägungskriterium berücksichtigt werden. Die Sicherheit desEndlagers darf aber nicht vom Deckgebirgsaufbau abhängen,daher kann es keine Mindestanforderung bzw.Ausschlusskriterium darstellen
2.2.3Es gibt Befürworter für ein schützendes Deckgebirge übereinem Salzstock und andere, die sagen, es ist nicht wichtig(nächste Eiszeit macht es irrelevant)
Bedeutung der Subrosion für Salzstöcke (aktiv? allgemein zumErliegen gekommen?)
Bedeutung des schützenden Deckgebirges für Kristallin?
Schützendes Deckgebirge ist in anderen Ländern einAbwägungskriterium. (Bsp.: Schweiz)
Diskussion der Bedeutung des Erfüllungsgrades: • Es soll dasradiologische Schutzziel nicht nur gerade so erreicht werden,sondern bestmöglich.
71
auswahl im Vordergrund stehenden geologischen Barrieren übernimmt das Deckgebirge
über dem ewG dessen Schutz gegen Einwirkungen von oben bzw. außen. Bei Salzstöcken
hat wegen der Wasserlöslichkeit des Wirtsgesteins sowie wegen Wasserlöslichkeit bzw.
Wasserleitvermögen mit ihm vergesellschafteter Gesteinskörper und der allgemein
vertikalen Ausrichtung der Schichten der Schutz gegen (selektive) Subrosion und ihre
möglichen Aus-wirkungen durch ein schützendes Deckgebirge herausragende Bedeutung.
Die mit Errichtung, Betrieb und Abfalleinbringung verbundenen thermischen, hydraulischen
und mechanischen Beanspruchungen des ewG und der ihn umgebenden Gesteinskörper in
den ersten ca. 10.000 Jahren nach Einlagerung wirken sich auf das Deckgebirge von
Salzstöcken praktisch nicht aus. Es hat daher in dieser Phase für den Schutz des ewG
gegen etwaige Einwirkungen von außen besondere Bedeutung. Für den anschließenden
Teil des Nachweiszeitraums kann eine Beeinträchtigung der Schutzfunktion des
Deckgebirges durch künftige exogene Prozesse nicht ausgeschlossen werden. Solche
Prozesse werden in Deutschland jedoch weder überall noch immer in kritischem Ausmaß
auftreten. Eine heute vorhandene Schutzwirkung des Deckgebirges stellt also ein im
Auswahlverfahren im Zuge der Abwägung zu berücksichtigendes sicherheitlich positives
Standortmerkmal dar.
Mit den Kriterien des Arbeitskreises Auswahlverfahren Endlagerstandorte (AKEND 2002) ist
die Beurteilung von Salzstöcken bzw. ihr Vergleich hinsichtlich des Schutzpotenzials des
Deckgebirges nur abstrakt bzw. erst spät im Verfahrensablauf möglich. Die Bewertung ist
zudem für Außenstehende nur schwierig nachzuvollziehen. Wegen der sicherheitlichen
Bedeutung von Subrosion für die sichere Endlagerung, gerade in Salzstöcken, und im Sinne
der Verfahrenstransparenz sollte daher dem Kriteriensatz auf Basis AKEND (2002) die
Anforderung "Schützender Aufbau des Deckgebirges von Salzstöcken"
(Gewichtungsgruppe 1) mit zugehörigem Kriterium hinzugefügt werden.
Herr Minister Wenzel (K.-Drs. /AG3-74 vom 22.12.2015)
Mindestanforderung „Günstiges Deckgebirge für Salzformationen für einen Zeitraum
von 15.000 Jahren“
Für das Wirtsgestein Salz geht es bei dieser Forderung um die Gewährleistung des
Schutzes gegen die Beeinträchtigung der Wirtsgesteinsformation und des
einschlusswirksamen Gebirgsbereichs durch Subrosion.
In der Salzstudie der BGR von 1995 wurde dazu ausgeführt: „Eine flächenhafte
Überdeckung des Caprock einer Salzstruktur mit wasserhemmenden Unterkreidetonen und
einer ungestörte Decke aus Sedimenten der Oberkreide und des Alttertiär (z. B. Rupel-
Tone) würde ein optimales geologisches Barriere-System darstellen. Dies ist aufgrund der
für das Bergwerkskonzept geforderten geringen Tiefenlage des Caprock im Allgemeinen
nicht gegeben. Jedoch erscheint auch eine unverritzte und möglichst ungestörte
Überdeckung allein durch die Tone des Alttertiär (Eozän, Rupel) akzeptabel.“
Die Abschätzung der verschiedenen ablaufenden Prozesse im Wirtsgestein Salz zeigt
insgesamt „ – bei aller Ungenauigkeit – eine kritische Zeitspanne, die bis zu mehreren
tausend Jahren reichen kann“, in der folgende Störungen/Prozessabläufe auftreten können
(Appel & Kreusch 2006):
Kommentiert [Oline122]: ID 1181
Kommentiert [Oline123]: ID 1180
Kommentiert [Oline124]: ID 1183
72
„Allgemeine gebirgsmechanische Vorgänge/Spannungsumlagerungen, die durch die
Existenz der Hohlräume und deren Konvergenz induziert werden…
Thermomechanische Vorgänge, die durch die Ausdehnung des Salzstocks wegen seiner
Aufheizung durch die stark wärmeentwickelnden Abfälle auftreten...
Durch die Bildung von Gas können negative Einflüsse auf die Barriere Salzstock und die
geotechnischen Barrieren hervorgerufen werden“
Die heutigen Erkenntnisse und Überlegungen zeigten, „dass eine neue Kaltzeit mit
Gletscherüberdeckung in Norddeutschland – gemessen an den tatsächlichen Verhältnissen
der Vergangenheit - frühestens in 15.000 – 20.000 Jahren stattfinden kann... Die
Umformung ('Beseitigung, Ausräumung') des günstigen Deckgebirges kann im
norddeutschen Raum frühestens in ca. 15.000 Jahre von heute geschehen… Eine
Abschätzung der Länge der Vorgänge/Prozesse, die den potenziell kritischen Zustand des
Endlagers direkt nach Einlagerung verursachen, führt zu einer Zeitspanne von mehreren
Tausend Jahren… Ein günstiges Deckgebirge ist also für eine begrenzte Zeit (mehrere
Tausend Jahre) unbedingt notwendig.“
Kommentiert [Oline125]: ID 1182